จะเกิดอะไรขึ้นกับแสงสีขาวเมื่อผ่านปริซึม และเพราะเหตุใด

ส่องแสงผ่านปริซึมหรือแขวนไว้ที่หน้าต่างในวันที่มีแดดจ้า แล้วคุณจะเห็นรุ้งกินน้ำ มันคือรุ้งแบบเดียวกับที่คุณเห็นบนท้องฟ้า เพราะในวันที่ฝนตกและแสงแดดผสมกัน น้ำฝนแต่ละเม็ดทำหน้าที่เป็นปริซึมขนาดเล็ก สำหรับนักฟิสิกส์ที่กำลังถกเถียงกันว่าแสงเป็นคลื่นหรืออนุภาค ปรากฏการณ์นี้เป็นข้อโต้แย้งที่รุนแรงสำหรับอดีต อันที่จริง การทดลองกับปริซึมเป็นหัวใจสำคัญของการกำหนดทฤษฎีทัศนศาสตร์และลักษณะคลื่นของแสงของไอแซก นิวตัน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

แสงสีขาวหักเหเมื่อผ่านปริซึม ความยาวคลื่นแต่ละช่วงหักเหในมุมที่ต่างกัน และแสงที่โผล่ออกมาจะก่อตัวเป็นรุ้งกินน้ำ

การหักเหเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อลำแสงสีขาวผ่านส่วนติดต่อระหว่างอากาศกับตัวกลางที่หนาแน่นกว่า เช่น แก้วหรือน้ำ แสงเดินทางช้ากว่าในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้น ดังนั้นมันจึงเปลี่ยนทิศทาง - หรือการหักเหของแสง - เมื่อมันผ่านอินเทอร์เฟซ แสงสีขาวเป็นส่วนผสมของความยาวคลื่นของแสงทั้งหมด และความยาวคลื่นแต่ละช่วงหักเหที่มุมที่แตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้น เมื่อลำแสงโผล่ออกมาจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้น ลำแสงนั้นจะถูกแยกออกเป็นองค์ประกอบความยาวคลื่น สิ่งที่คุณสามารถมองเห็นได้จากรุ้งที่คุ้นเคย

มุมหักเหในตัวกลางถูกกำหนดโดยดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งก็คือ a สมบัติที่ได้จากการหารความเร็วแสงในสุญญากาศด้วยความเร็วแสงโดยเฉพาะ ปานกลาง เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง มุมการหักเหของแสงสามารถหาได้โดยการแบ่งดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางทั้งสอง ความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎของสเนลล์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 17 ที่ค้นพบมัน

วัสดุอื่น ๆ มากมายนอกเหนือจากแก้วทำให้เกิดรุ้งกินน้ำ เพชร น้ำแข็ง ควอตซ์ใส และกลีเซอรีนเป็นเพียงตัวอย่างบางส่วน ความกว้างของรุ้งเป็นฟังก์ชันของดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งจะแปรผันโดยตรงกับความหนาแน่นของวัสดุ คุณยังสามารถเห็นรุ้งกินน้ำเมื่อแสงผ่านจากน้ำผ่านผลึกใสหรือเศษแก้วและกลับลงไปในน้ำ

แม้ว่าตามเนื้อผ้าเราจะระบุสีรุ้งด้วยองค์ประกอบเจ็ดสี แต่จริงๆ แล้วมันเป็นความต่อเนื่องที่ไม่มีขอบเขตแยกจากสีหนึ่งไปอีกสีหนึ่ง นิวตันเป็นผู้แบ่งสเปกตรัมออกเป็นเจ็ดสีตามอำเภอใจเพื่อนับถือชาวกรีกโบราณซึ่งเชื่อว่าเจ็ดเป็นตัวเลขลึกลับ เรียงจากความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดไปหาสั้นที่สุด ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง หากคุณกำลังมองหาวิธีที่จะจำลำดับ ให้ใช้ตัวย่อ ROYGBIV ซึ่งออกเสียงว่า roy-gee-biv หรือลองใช้ตัวช่วยจำนี้: ROYGave บีettผมวีไอโอเล็ต

ความถี่ของความยาวคลื่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อคุณเคลื่อนผ่านรุ้งจากสีแดงไปเป็นสีม่วง ซึ่งหมายความว่าพลังงานของโฟตอนแต่ละตัว - หรือแพ็กเก็ตคลื่น - ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันเพราะทั้งสองเกี่ยวข้องโดยตรงกับกฎของพลังค์