Hur fungerar prismer

På 1600-talet gjorde Isaac Newton en serie experiment med prismer och ljus. Han visade att prismer inte bara delade ljus i de välbekanta regnbågsfärgerna utan också kan kombinera dem igen. Priset glas och sidornas vinklar arbetar tillsammans för att skapa ett fascinerande optiskt verktyg.

När ljus passerar från luften till glas saktar det ner, och när det lämnar glaset påskyndas det igen. Om ljuset träffar glaset i en vinkel istället för att dö på, genomgår det brytning. Vinkeln vid vilken den träffar glaset är inte densamma som vinkeln den rör sig inuti glaset. Ljuset rör sig inte längre i rak linje utan böjer sig vid ytan. Samma sak händer när ljuset lämnar prisma - det böjer sig igen.

En optisk princip som kallas Snells lag förutsäger exakt hur detta händer. Snells lag behandlar de vinklar som ljuset kommer in i och lämnar ett prisma, och något som kallas brytningsindex. Brytningsindexet visar hur mycket ljus som saktar ner när det går in i glaset.

De olika ljusfärgerna, från rött till violett, böjas var och en i lite olika vinklar. Röd blir böjd minst, violett mest. Detta gör att färgerna fläcker ut och blir tydliga.

Det faktum att ett prisma kan bryta ljus i färger var känt innan Newton. Men Newton frågade vad som skulle hända om han satte ett andra prisma på platsen för färgerna. Om det andra prisma fångade alla färger på en av dess ytor, kom vitt ljus ut från andra sidan. Samma egenskaper som sprider isär färgerna arbetade i omvänd ordning för att sätta ihop dem igen.

Newton frågade också vad som skulle hända om han bara använde ett andra prisma på endast en färg. Skulle det bryta sig in i andra färger? Hans experiment visade att det inte gjorde det. Färgerna som kommer ut ur ett prisma är grundläggande.

Förutom att bryta ljus är prismer också bra för att reflektera ljus. Om du tittar in i ett prisma och vänder det i fingrarna ser du ljus reflekteras från baksidan i vissa vinklar. Detta kallas intern reflektion. Vissa prismer är utformade för att ha flera inre reflekterande ansikten. De kan ta en teleskopbild som är upp och ner och bakåt och vänder tillbaka till det normala. Reflekterande prismer används i periskop och kikare, eftersom de är mer hållbara än speglar.