Osvijetlite svjetlost kroz prizmu ili je za sunčanog dana objesite na prozor i vidjet ćete dugu. To je ista duga koju vidite na nebu, jer, u danu s mješavinom kiše i sunca, svaka kišna kap djeluje kao minijaturna prizma. Za fizičare koji raspravljaju je li svjetlost val ili čestica, ovaj je fenomen snažan argument za prvo. Zapravo su eksperimenti s prizmama bili presudni za formuliranje Issac Newtonove teorije optike i valne prirode svjetlosti.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Bijela svjetlost se lomi kad prolazi kroz prizmu. Svaka se valna duljina lomi pod različitim kutom, a novonastala svjetlost tvori dugu.
Prelamanje i duga
Refrakcija je pojava koja se događa kada snop bijele svjetlosti prolazi kroz sučelje između zraka i gušćeg medija, poput stakla ili vode. Svjetlost putuje sporije u gušćem mediju, pa mijenja smjer - ili se lomi - kad prolazi kroz sučelje. Bijela svjetlost je smjesa svih valnih duljina svjetlosti, a svaka se valna duljina lomi pod malo drugačijim kutom. Stoga, kad snop izlazi iz gušćeg medija, podijeljen je na svoje valne duljine komponenata. Oni koje možete vidjeti tvore poznatu dugu.
Indeks loma
Kut loma u određenom mediju definiran je njegovim indeksom loma, koji je a svojstvo izvedeno dijeljenjem brzine svjetlosti u vakuumu s brzinom svjetlosti u toj određenoj srednji. Kad svjetlost prelazi iz jednog medija u drugi, kut loma se može dobiti dijeljenjem indeksa loma dva medija. Ta je veza poznata kao Snelllov zakon, nazvan po fizičaru iz 17. stoljeća koji ga je otkrio.
Mnogi drugi materijali, osim stakla, proizvode duge. Dijamant, led, prozirni kvarc i glicerin samo su neki od primjera. Širina duga je funkcija indeksa loma koji izravno varira s gustoćom materijala. Možete čak vidjeti i dugu kad svjetlost prolazi iz vode kroz prozirni kristal ili komad stakla i natrag u vodu.
Dugine boje
Iako tradicionalno dugu identificiramo po sedam komponentnih boja, to je zapravo kontinuum bez diskretnih granica od jedne nijanse do druge. Newton je taj koji je samovoljno podijelio spektar u sedam boja u znak poštovanja prema starim Grcima, koji su vjerovali da je sedam mističan broj. Boje su, od najduže valne duljine do najkraće, crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta. Ako tražite način da se sjetite narudžbe, upotrijebite kraticu ROYGBIV, izgovarajući se roy-gee-biv, ili isprobajte ovo mnemotehničko: ROYGave BettiVioleti.
Učestalost valnih duljina povećava se tijekom prelaska dugine od crvene do ljubičaste. To znači da se energija pojedinačnih fotona - ili valnih paketa - također povećava, jer su ta dva izravno povezana Planckovim zakonom.