Schijn een licht door een prisma, of hang er een in het raam op een zonnige dag, en je ziet een regenboog. Het is dezelfde regenboog die je aan de hemel ziet, want op een dag met een mengsel van regen en zon werkt elke regendruppel als een miniatuurprisma. Voor natuurkundigen die debatteren over de vraag of licht een golf of een deeltje is, is dit fenomeen een sterk argument voor het eerste. In feite stonden experimenten met prisma's centraal in Issac Newtons formulering van de theorie van de optica en het golfkarakter van licht.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Wit licht breekt als het door een prisma gaat. Elke golflengte breekt onder een andere hoek en het opkomende licht vormt een regenboog.
Breking en de regenboog
Breking is een fenomeen dat optreedt wanneer een bundel wit licht door het grensvlak tussen lucht en een dichter medium, zoals glas of water, gaat. Licht reist langzamer in een dichter medium, dus het verandert van richting - of breekt - wanneer het door het grensvlak gaat. Wit licht is een mengsel van alle golflengten van licht en elke golflengte breekt onder een iets andere hoek. Daarom, wanneer de straal uit het dichtere medium komt, is deze gesplitst in zijn samenstellende golflengten. Degene die je kunt zien vormen de bekende regenboog.
De brekingsindex
De brekingshoek in een bepaald medium wordt bepaald door de brekingsindex, die a. is eigenschap afgeleid door de lichtsnelheid in een vacuüm te delen door de lichtsnelheid in dat bepaalde medium. Wanneer licht van het ene medium naar het andere gaat, kan de brekingshoek worden afgeleid door de brekingsindices van de twee media te delen. Deze relatie staat bekend als de wet van Snellius, genoemd naar de 17e-eeuwse natuurkundige die het ontdekte.
Veel andere materialen naast glas produceren regenbogen. Diamant, ijs, bergkristal en glycerine zijn slechts enkele voorbeelden. De breedte van de regenboog is een functie van de brekingsindex, die direct varieert met de dichtheid van het materiaal. Je kunt zelfs een regenboog zien wanneer licht van water door een helder kristal of stuk glas en terug in het water gaat.
Kleuren van de regenboog
Hoewel we traditioneel een regenboog identificeren aan de hand van zeven componentkleuren, is het eigenlijk een continuüm zonder discrete grenzen van de ene tint naar de andere. Het was Newton die het spectrum willekeurig in zeven kleuren verdeelde uit eerbied voor de oude Grieken, die geloofden dat zeven een mystiek getal was. De kleuren zijn, in volgorde van langste golflengte tot kortste, rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Als je op zoek bent naar een manier om de volgorde te onthouden, gebruik dan het acroniem ROYGBIV, uitgesproken als roy-gee-biv, of probeer dit geheugensteuntje: ROYGave BetikVioletten.
De golflengtefrequentie neemt toe als je over de regenboog gaat van rood naar violet. Dit betekent dat de energie van de individuele fotonen – of golfpakketten – ook toeneemt, omdat de twee direct gerelateerd zijn door de wet van Planck.