Hoe werken prisma's?

In de 17e eeuw deed Isaac Newton een reeks experimenten met prisma's en licht. Hij toonde aan dat prisma's licht niet alleen splitsen in de bekende regenboogkleuren, maar ze ook kunnen recombineren. Het glas van een prisma en de hoeken van de zijkanten werken samen om een ​​fascinerend optisch instrument te maken.

Wanneer licht vanuit de lucht in glas gaat, vertraagt ​​het, en wanneer het het glas verlaat, versnelt het weer. Als het licht schuin op het glas valt in plaats van op het glas, ondergaat het breking. De hoek waaronder het het glas raakt, is niet dezelfde als de hoek waarin het in het glas loopt. Het licht beweegt niet langer in een rechte lijn, maar wordt aan het oppervlak gebogen. Hetzelfde gebeurt wanneer het licht het prisma verlaat - het buigt weer.

Een optisch principe genaamd de wet van Snell voorspelt precies hoe dit gebeurt. De wet van Snell handelt over de hoeken waarmee licht een prisma binnenkomt en verlaat, en iets dat de brekingsindex wordt genoemd. De brekingsindex laat zien hoeveel licht vertraagt ​​wanneer het in het glas valt.

De verschillende kleuren licht, van rood tot violet, worden elk onder iets andere hoeken gebogen. Rood wordt het minst gebogen, violet het meest. Hierdoor waaieren de kleuren uit en worden ze duidelijk.

Dat een prisma licht in kleuren kan breken, was al voor Newton bekend. Maar Newton vroeg wat er zou gebeuren als hij een tweede prisma op de plaats van de kleuren zou plaatsen. Als het tweede prisma alle kleuren op een van zijn oppervlakken ving, kwam er wit licht uit de andere kant. Dezelfde eigenschappen die de kleuren uit elkaar spreiden, werkten omgekeerd om ze weer in elkaar te zetten.

Newton vroeg ook wat er zou gebeuren als hij een tweede prisma op slechts één kleur zou gebruiken. Zou het in andere kleuren breken? Zijn experiment toonde aan dat dit niet het geval was. De kleuren die uit een prisma komen, zijn fundamenteel.

Naast het breken van licht zijn prisma's ook goed voor het weerkaatsen van licht. Als je in een prisma kijkt en het in je vingers draait, zie je licht dat onder bepaalde hoeken door de achterkant wordt gereflecteerd. Dit wordt interne reflectie genoemd. Sommige prisma's zijn ontworpen om meerdere interne reflecterende vlakken te hebben. Ze kunnen een telescoopafbeelding maken die ondersteboven en achterstevoren is en deze weer normaal maken. Reflecterende prisma's worden gebruikt in periscopen en verrekijkers, omdat ze duurzamer zijn dan spiegels.