Străluciți o lumină printr-o prismă sau atârnați-o pe fereastră într-o zi însorită și veți vedea un curcubeu. Este același curcubeu pe care îl vedeți pe cer, deoarece, într-o zi cu un amestec de ploaie și soare, fiecare picătură de ploaie acționează ca o prismă în miniatură. Pentru fizicienii care dezbat dacă lumina este o undă sau o particulă, acest fenomen este un argument puternic pentru prima. De fapt, experimentele cu prisme au fost esențiale pentru formularea lui Issac Newton a teoriei opticii și a naturii de undă a luminii.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Lumina albă se refractează când trece printr-o prismă. Fiecare lungime de undă se refractează la un unghi diferit, iar lumina emergentă formează un curcubeu.
Refracția și curcubeul
Refracția este un fenomen care se întâmplă atunci când un fascicul de lumină albă trece prin interfața dintre aer și un mediu mai dens, cum ar fi sticla sau apa. Lumina călătorește mai încet într-un mediu mai dens, astfel încât schimbă direcția - sau se refractează - când trece prin interfață. Lumina albă este un amestec al tuturor lungimilor de undă ale luminii și fiecare lungime de undă se refractează la un unghi ușor diferit. Prin urmare, atunci când fasciculul iese din mediul mai dens, acesta a fost împărțit în lungimile sale de undă componente. Cele pe care le puteți vedea formează curcubeul familiar.
Indicele de refracție
Unghiul de refracție într-un anumit mediu este definit de indicele său de refracție, care este a proprietate derivată prin împărțirea vitezei luminii într-un vid la viteza luminii în acel anumit mediu. Când lumina trece de la un mediu la altul, unghiul de refracție poate fi derivat prin împărțirea indicilor de refracție a celor două medii. Această relație este cunoscută sub numele de Legea lui Snell, numită după fizicianul din secolul al XVII-lea care a descoperit-o.
Multe alte materiale în afară de sticlă produc curcubee. Diamantul, gheața, cuarțul limpede și glicerina sunt doar câteva exemple. Lățimea curcubeului este o funcție a indicelui de refracție, care variază direct în funcție de densitatea materialului. Puteți vedea chiar un curcubeu atunci când lumina trece din apă printr-un cristal clar sau bucată de sticlă și revine în apă.
Culorile curcubeului
Deși în mod tradițional identificăm un curcubeu cu șapte culori componente, este de fapt un continuum fără limite distincte de la o nuanță la alta. Newton a fost cel care a împărțit în mod arbitrar spectrul în șapte culori în respectarea vechilor greci, care au crezut că șapte sunt un număr mistic. Culorile sunt, de la cea mai lungă lungime de undă la cea mai scurtă, roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Dacă sunteți în căutarea unui mod de a vă aminti comanda, utilizați acronimul ROYGBIV, pronunțat roy-gee-biv sau încercați această mnemonică: ROYGave BetteuViolets.
Frecvența lungimii de undă crește pe măsură ce treceți peste curcubeu de la roșu la violet. Aceasta înseamnă că energia fotonilor individuali - sau a pachetelor de unde - crește, de asemenea, deoarece cei doi sunt legați direct de legea lui Planck.