Innhold
Skinne et lys gjennom et prisme, eller heng et i vinduet på en solrik dag, så ser du en regnbue. Det er den samme regnbuen du ser på himmelen, for hver regndråpe fungerer på en dag med en blanding av regn og sol som et miniatyrprisme. For fysikere som diskuterer om lys er en bølge eller partikkel, er dette fenomenet et sterkt argument for førstnevnte. Faktisk var eksperimenter med prismer sentrale i Issac Newtons formulering av teorien om optikk og bølgenes natur.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Hvitt lys brytes når det passerer gjennom et prisme. Hver bølgelengde brytes i en annen vinkel, og det fremvoksende lyset danner en regnbue.
Refraksjon og regnbuen
Refraksjon er et fenomen som skjer når en stråle med hvitt lys passerer gjennom grensesnittet mellom luft og et tettere medium, for eksempel glass eller vann. Lys beveger seg saktere i et tettere medium, så det endrer retning - eller bryter - når det passerer gjennom grensesnittet. Hvitt lys er en blanding av alle bølgelengder av lys, og hver bølgelengde brytes i en litt annen vinkel. Derfor når strålen kommer ut fra det tettere mediet, har den blitt delt opp i dens komponentbølgelengder. De du kan se, danner den kjente regnbuen.
Refraksjonsindeksen
Brytningsvinkelen i et bestemt medium er definert av dets brytningsindeks, som er en egenskap som er avledet ved å dele lysets hastighet i et vakuum med lysets hastighet i det aktuelle mediet. Når lys går fra et medium til et annet, kan brytningsvinkelen avledes ved å dele refraksjonsindeksene for de to mediene. Dette forholdet er kjent som Snells Law, oppkalt etter fysikeren fra 1600-tallet som oppdaget det.
Mange andre materialer foruten glass produserer regnbuer. Diamant, is, klar kvarts og glyserin er bare noen eksempler. Regnbuens bredde er en funksjon av brytningsindeksen, som varierer direkte med tettheten til materialet. Du kan til og med se en regnbue når lys passerer fra vann gjennom en klar krystall eller glassstykke og tilbake i vann.
Farger på regnbuen
Selv om vi tradisjonelt identifiserer en regnbue med syv komponentfarger, er den faktisk et kontinuum uten diskrete grenser fra en nyanse til den neste. Det var Newton som vilkårlig delte spekteret i syv farger i respekt for de gamle grekere, som mente syv var et mystisk tall. Fargene er, i rekkefølge fra lengste bølgelengde til korteste, rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett. Hvis du leter etter en måte å huske bestillingen på, bruker du forkortelsen ROYGBIV, uttales roy-gee-biv, eller prøv dette mnemoniske: ROY Gave BEttJeg Violets.
Bølgelengdefrekvensen øker når du går over regnbuen fra rød til fiolett. Dette betyr at energien til de enkelte fotonene - eller bølgepakker - også øker, fordi de to er direkte relatert av Plancks Law.