Indhold
Skinne et lys gennem et prisme, eller hæng et i vinduet på en solskinsdag, så ser du en regnbue. Det er den samme regnbue, som du ser på himlen, fordi hver regndråbe på en dag med en blanding af regn og sol fungerer som et miniatyrprisme. For fysikere, der diskuterer, om lys er en bølge eller partikel, er dette fænomen et stærkt argument for førstnævnte. Faktisk var eksperimenter med prismer centrale i Issac Newtons formulering af teorien om optik og bølgen af lys.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Hvidt lys bryder sammen, når det passerer gennem et prisme. Hver bølgelængde bryder i en anden vinkel, og det fremvoksende lys danner en regnbue.
Brydning og regnbuen
Brydning er et fænomen, der sker, når en stråle med hvidt lys passerer gennem grænsefladen mellem luft og et tættere medium, såsom glas eller vand. Lys bevæger sig langsommere i et tættere medium, så det skifter retning - eller bryder sammen - når det passerer gennem grænsefladen. Hvidt lys er en blanding af alle bølgelængder af lys, og hver bølgelængde bryder sammen i en lidt anden vinkel. Når bjælken kommer ud af det tættere medium, er den derfor opdelt i dens komponentbølgelængder. De, du kan se, danner den velkendte regnbue.
Brydningsindekset
Brydningsvinklen i et bestemt medium er defineret af dets brydningsindeks, som er en egenskab afledt ved at dele lysets hastighed i et vakuum med lysets hastighed i det pågældende medium. Når lys passerer fra et medium til et andet, kan brydningsvinklen afledes ved at dele brydningsindekserne for de to medier. Dette forhold er kendt som Snells Law, opkaldt efter fysikeren fra det 17. århundrede, der opdagede det.
Mange andre materialer udover glas producerer regnbuer. Diamant, is, klar kvarts og glycerin er blot nogle eksempler. Regnbuens bredde er en funktion af brydningsindekset, der varierer direkte med materialets densitet. Du kan endda se en regnbue, når lys passerer fra vand gennem en klar krystal eller stykke glas og tilbage i vandet.
Regnbuens farver
Selvom vi traditionelt identificerer en regnbue med syv komponentfarver, er det faktisk et kontinuum uden diskrete grænser fra en farvetone til den næste. Det var Newton, der vilkårligt delte spektret i syv farver i respekt for de gamle grækere, der troede syv var et mystisk tal. Farverne er i rækkefølge fra den længste bølgelængde til den korteste, rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet. Hvis du leder efter en måde at huske ordren på, skal du bruge forkortelsen ROYGBIV, udtalt roy-gee-biv, eller prøv dette mnemoniske: ROY Gave Bettjeg Violets.
Bølgelængdefrekvensen øges, når du fortsætter over regnbuen fra rød til violet. Dette betyder, at energien i de enkelte fotoner - eller bølgepakker - også øges, fordi de to er direkte relateret til Plancks Law.