Loista valo prisman läpi tai ripusta yksi ikkunaan aurinkoisena päivänä, niin näet sateenkaaren. Se on sama sateenkaari, jonka näet taivaalla, koska päivällä, jossa on sateen ja auringon sekoitusta, kukin sadepisara toimii pienoisprismana. Fyysikoille, jotka keskustelevat siitä, onko valo aalto vai hiukkasia, tämä ilmiö on vahva argumentti ensimmäiselle. Itse asiassa prismakokeet olivat keskeisiä Issac Newtonin optisen teorian ja valon aaltoluonteen muotoilussa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Valkoinen valo taittuu, kun se kulkee prisman läpi. Jokainen aallonpituus taittuu eri kulmassa, ja syntyvä valo muodostaa sateenkaaren.
Taittuminen ja sateenkaari
Taittuminen on ilmiö, joka tapahtuu, kun valkoisen valonsäde kulkee ilman ja tiheämmän väliaineen, kuten lasin tai veden, rajapinnan läpi. Valo kulkee hitaammin tiheämmässä ympäristössä, joten se muuttaa suuntaa - tai taittuu - kun se kulkee rajapinnan läpi. Valkoinen valo on sekoitus kaikkia valon aallonpituuksia, ja jokainen aallonpituus taittuu hieman eri kulmassa. Siksi, kun säde nousee tiheämmästä väliaineesta, se on jaettu komponentin aallonpituuksiin. Ne, jotka näet, muodostavat tutun sateenkaaren.
Taitekerroin
Taitekulma tietyssä väliaineessa määritetään sen taitekerroin, joka on a ominaisuus, joka saadaan jakamalla tyhjössä oleva valon nopeus kyseisen valon nopeudella keskipitkällä. Kun valo kulkee väliaineesta toiseen, taitekulma voidaan johtaa jakamalla kahden väliaineen taitekertoimet. Tämä suhde tunnetaan nimellä Snellin laki, joka on nimetty 1700-luvun fyysikolle, joka löysi sen.
Monet muut materiaalit paitsi lasi tuottavat sateenkaaria. Timantti, jää, kirkas kvartsi ja glyseriini ovat vain esimerkkejä. Sateenkaaren leveys on taitekertoimen funktio, joka vaihtelee suoraan materiaalin tiheyden mukaan. Voit jopa nähdä sateenkaaren, kun valo kulkee vedestä kirkkaan kiteen tai lasikappaleen läpi ja palaa takaisin veteen.
Sateenkaaren värit
Vaikka me perinteisesti tunnistamme sateenkaaren seitsemän komponenttivärin perusteella, se on itse asiassa jatkumo ilman erillisiä rajoja yhdestä sävystä toiseen. Newton jakoi spektrin mielivaltaisesti seitsemään väriin kunnioittaen antiikin kreikkalaisia, jotka uskoivat seitsemän olevan mystinen luku. Värit ovat järjestyksessä pisin aallonpituus lyhyimpään, punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti. Jos etsit tapaa muistaa tilaus, käytä lyhennettä ROYGBIV, lausutaan roy-gee-biv, tai kokeile tätä muistia: ROYGave BettiVioletit.
Aallonpituuden taajuus kasvaa edetessäsi sateenkaaren yli punaisesta violettiin. Tämä tarkoittaa, että myös yksittäisten fotonien - tai aaltopakettien - energia kasvaa, koska nämä kaksi liittyvät suoraan Planckin lakiin.