Katso sateista taivasta! Mitä sinä näet? No, jos sataa vain sadetta ja aurinko paistaa jälleen, on todennäköistä, että näet sateenkaaren. Aina ihana näky, eikö olekin? Mutta miksi sateen myrskyn jälkeen ilma näyttää saaneen valoa juuri oikealla tavalla tuottamaan tämän upean luonnonilmiön? Tähtien, galaksien ja kimalaisen lennon tavoin tämän kauniin luonnontieteen taustalla on monimutkainen fysiikka. Ensinnäkin tämä vaikutus, jossa valo hajoaa näkyvään värispektriin, tunnetaan valon hajoamisena. Toinen nimi sille on prismavaikutus, koska vaikutus on sama kuin jos katsottiin valoa prisman läpi.
Yksinkertaisesti sanottuna, valo lähetetään useilla eri taajuuksilla tai aallonpituuksilla. Mitä me tunnemme nimellä "väri", on todellisuudessa valon näkyvät aallonpituudet, jotka kaikki kulkevat eri nopeuksilla eri medioiden läpi. Toisin sanoen, valo liikkuu eri nopeudella avaruuden tyhjiön läpi kuin se tapahtuu ilman, veden, lasin tai kristallin läpi. Ja kun se joutuu kosketukseen toisen väliaineen kanssa, eri värin aallonpituudet taittuvat eri kulmista. Ne nopeammin kulkevat taajuudet taitetaan pienemmässä kulmassa, kun taas hitaammin liikkuvat taajuudet taittuvat terävämässä kulmassa. Toisin sanoen, ne ovat dispergoituneet taajuuden ja aallonpituuden, samoin kuin materiaalien taitekertoimen (ts. Kuinka voimakkaasti se takaa valon) perusteella.
Tämän kokonaisvaikutus - erilaiset valotaajuudet taittuvat eri kulmista kulkiessaan väliaineen läpi - on, että ne ilmestyvät paljasilmäiseksi värispektrinä. Sateenkaaren tapauksessa tämä tapahtuu veden kylläisen ilman läpi kulkevan valon seurauksena. Auringonvaloon viitataan usein ”valkoisena valona”, koska se on yhdistelmä kaikista näkyvistä väreistä. Kuitenkin, kun valo osuu vesimolekyyleihin, joiden taitekerroin on voimakkaampi kuin ilmaan, se leviää näkyvään spektriin muodostaen siten illuusion värillisestä valokaarista taivaalla.
Mieti nyt ikkunaruutua ja prismaa. Kun valo kulkee lasin läpi, jolla on yhdensuuntaiset sivut, valo palaa samaan suuntaan kuin se tuli materiaaliin. Mutta jos materiaali on prisman muotoinen, kunkin värin kulmat ovat liioiteltuja ja värit näytetään valonspektrinä. Punainen, koska sillä on pisin aallonpituus (700 nanometriä) näkyy spektrin yläosassa, taittuen vähiten. Sitä seuraa pian sen jälkeen oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti (tai ROY G. GIV, kuten jotkut haluavat sanoa). On huomattava, että nämä värit eivät ole täysin erottuvia, mutta sekoittuvat reunoihin. Ainoastaan jatkuvan kokeilun ja mittauksen avulla tutkijat pystyivät määrittelemään erotettavat värit ja niiden erityiset taajuudet / aallonpituudet.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita valon leviämisestä Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli refraktoriteleskoopista ja tässä artikkeli näkyvästä valosta.
Jos haluat lisätietoja valon leviämisestä, tutustu seuraaviin artikkeleihin:
valon leviäminen prismojen avulla
Kysymyksiä ja vastauksia: Valon leviäminen
Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitiede-näyttelijöistä, jotka koskevat Hubble-avaruusteleskooppia. Kuuntele tästä, jakso 88: Hubble-avaruusteleskooppi.
Lähteet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index
http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_%28optics%29
http://www.physicsclassroom.com/class/refrn/u14l4a.cfm
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=415.0
http://www.school-for-champions.com/science/light_dispersion.htm
