Come funzionano i prismi?

Nel 1600 Isaac Newton fece una serie di esperimenti con prismi e luce. Ha mostrato che i prismi non solo dividono la luce nei familiari colori dell'arcobaleno, ma possono anche ricombinarli. Il vetro di un prisma e gli angoli dei suoi lati, lavorano insieme per creare un affascinante strumento ottico.

Quando la luce passa dall'aria al vetro, rallenta e quando lascia il vetro, accelera di nuovo. Se la luce colpisce il vetro in un angolo invece che dritto, subisce una rifrazione. L'angolo con cui colpisce il vetro non è lo stesso dell'angolo che percorre all'interno del vetro. La luce non si muove più in linea retta, ma si piega in superficie. La stessa cosa accade quando la luce lascia il prisma: si piega di nuovo.

Un principio ottico chiamato legge di Snell prevede esattamente come ciò avvenga. La legge di Snell si occupa degli angoli con cui la luce entra ed esce da un prisma e di qualcosa chiamato indice di rifrazione. L'indice di rifrazione mostra quanta luce rallenta quando entra nel vetro.

I diversi colori della luce, dal rosso al viola, si piegano ciascuno ad angoli leggermente diversi. Il rosso si piega di meno, il viola di più. Questo fa sì che i colori si espandano e diventino distinti.

Il fatto che un prisma possa scomporre la luce in colori era noto prima di Newton. Ma Newton ha chiesto cosa sarebbe successo se avesse messo un secondo prisma nella posizione dei colori. Se il secondo prisma catturava tutti i colori su una delle sue superfici, la luce bianca usciva dall'altro lato. Le stesse proprietà che dividono i colori hanno lavorato al contrario per riassemblarli.

Newton ha anche chiesto cosa sarebbe successo se avesse usato un secondo prisma su un solo colore. Si romperebbe in altri colori? Il suo esperimento ha dimostrato che non è così. I colori che escono da un prisma sono fondamentali.

Oltre a rifrangere la luce, i prismi sono utili anche per riflettere la luce. Se guardi in un prisma e lo giri tra le dita, vedrai la luce riflessa dal lato posteriore a determinate angolazioni. Questa si chiama riflessione interna. Alcuni prismi sono progettati per avere diverse facce riflettenti interne. Possono prendere un'immagine del telescopio capovolta e al contrario e riportarla alla normalità. I prismi riflettenti sono utilizzati nei periscopi e nei binocoli, poiché sono più resistenti degli specchi.