Kuinka prismat toimivat

1600-luvulla Isaac Newton teki useita kokeita prismojen ja valon kanssa. Hän osoitti, että prismat eivät vain jaa valoa tutuiksi sateenkaaren väreiksi, vaan voivat myös yhdistää ne. Prismalasi ja sen sivujen kulmat tekevät yhdessä kiehtovan optisen työkalun.

Kun valo kulkee ilmasta lasiin, se hidastuu ja kun se lähtee lasista, se kiihtyy jälleen. Jos valo osuu lasiin kulmassa sen sijaan, että se olisi päällä, se taittuu. Kulma, jolla se osuu lasiin, ei ole sama kuin kulma, jonka se osuu lasin sisään. Valo ei enää liiku suorassa linjassa, vaan taipuu pinnalla. Sama tapahtuu, kun valo jättää prisman - se taipuu uudelleen.

Snellin lakiksi kutsuttu optinen periaate ennustaa tarkalleen, miten tämä tapahtuu. Snellin laki käsittelee kulmia, joihin valo tulee ja jättää prisman, ja jotain, jota kutsutaan taitekerroimeksi. Taitekerroin osoittaa, kuinka paljon valoa hidastuu lasiin menettäessä.

Valon eri värit, punaisesta violettiin, kumpikin taipuvat hieman eri kulmissa. Punainen taipuu vähiten, violetti eniten. Tämä saa värit tuulettumaan ja erottumaan toisistaan.

Se tosiasia, että prisma voi hajottaa valon väreihin, oli tiedossa jo ennen Newtonia. Mutta Newton kysyi, mitä tapahtuisi, jos hän laittaisi toisen prisman värien sijaintiin. Jos toinen prisma tarttui kaikkiin väreihin yhdellä sen pinnasta, valkoista valoa tuli toisesta puolesta. Samat ominaisuudet, jotka levittävät värit toisistaan, toimivat päinvastoin niiden kokoamiseksi uudelleen.

Newton kysyi myös, mitä tapahtuisi, jos hän käyttäisi toista prismaa vain yhdellä värillä. Hajoaisiko se muita värejä? Hänen kokeilunsa osoitti, että ei. Prismasta tulevat värit ovat perustavanlaatuisia.

Taittavan valon lisäksi prismat ovat hyviä myös heijastamaan valoa. Jos katsot prismaa ja käännät sitä sormissasi, näet valon heijastuvan takapuolelta tietyissä kulmissa. Tätä kutsutaan sisäiseksi heijastukseksi. Jotkut prismat on suunniteltu siten, että niissä on useita sisäisiä heijastavia kasvoja. He voivat ottaa teleskooppikuvan, joka on ylösalaisin ja taaksepäin, ja kääntää sen takaisin normaaliksi. Heijastavia prismoja käytetään periskoopeissa ja kiikareissa, koska ne ovat kestävämpiä kuin peilit.