Acenda uma luz através de um prisma ou pendure uma na janela em um dia ensolarado e você verá um arco-íris. É o mesmo arco-íris que você vê no céu porque, em um dia com mistura de chuva e sol, cada gota de chuva atua como um prisma em miniatura. Para os físicos que estão debatendo se a luz é uma onda ou partícula, esse fenômeno é um forte argumento para o primeiro. Na verdade, os experimentos com prismas foram fundamentais para a formulação de Issac Newton da teoria da óptica e da natureza ondulatória da luz.
TL; DR (muito longo; Não li)
A luz branca refrata quando passa por um prisma. Cada comprimento de onda refrata em um ângulo diferente e a luz emergente forma um arco-íris.
Refração e o arco-íris
A refração é um fenômeno que ocorre quando um feixe de luz branca passa pela interface entre o ar e um meio mais denso, como o vidro ou a água. A luz viaja mais lentamente em um meio mais denso, então muda de direção - ou refrata - quando passa pela interface. A luz branca é uma mistura de todos os comprimentos de onda da luz, e cada comprimento de onda refrata em um ângulo ligeiramente diferente. Portanto, quando o feixe emerge do meio mais denso, ele foi dividido em seus comprimentos de onda componentes. Os que você pode ver formam o arco-íris familiar.
O Índice de Refração
O ângulo de refração em um meio particular é definido por seu índice de refração, que é um propriedade derivada da divisão da velocidade da luz no vácuo pela velocidade da luz naquele particular médio. Quando a luz passa de um meio para outro, o ângulo de refração pode ser derivado dividindo os índices de refração dos dois meios. Essa relação é conhecida como Lei de Snell, em homenagem ao físico do século 17 que a descobriu.
Muitos outros materiais além do vidro produzem arco-íris. Diamante, gelo, quartzo transparente e glicerina são apenas alguns exemplos. A largura do arco-íris é função do índice de refração, que varia diretamente com a densidade do material. Você pode até ver um arco-íris quando a luz passa da água por um cristal transparente ou um pedaço de vidro e volta para a água.
Cores do Arco-Íris
Embora tradicionalmente identifiquemos um arco-íris por sete cores componentes, ele é, na verdade, um continuum sem limites distintos de um matiz para o outro. Foi Newton quem arbitrariamente dividiu o espectro em sete cores em deferência aos gregos antigos, que acreditavam que sete era um número místico. As cores são, em ordem do comprimento de onda mais longo ao mais curto, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. Se você está procurando uma maneira de lembrar a ordem, use a sigla ROYGBIV, pronuncia-se roy-gee-biv ou tente este mnemônico: ROYGave BetteuViolets.
A frequência do comprimento de onda aumenta à medida que você atravessa o arco-íris do vermelho ao violeta. Isso significa que a energia dos fótons individuais - ou pacotes de ondas - também aumenta, porque os dois estão diretamente relacionados pela Lei de Planck.