Inhoud
Schijn een licht door een prisma of hang er een op een zonnige dag in het raam en je ziet een regenboog. Het is dezelfde regenboog die je aan de hemel ziet, want op een dag met een mengsel van regen en zon fungeert elke regendruppel als een miniatuurprisma. Voor natuurkundigen die debatteren of licht een golf of een deeltje is, is dit fenomeen een sterk argument voor het eerste. In feite stonden experimenten met prisma's centraal bij Issac Newton formulering van de optica-theorie en de golfkarakter van licht.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Wit licht breekt wanneer het door een prisma gaat. Elke golflengte breekt onder een andere hoek en het opkomende licht vormt een regenboog.
Breking en de regenboog
Breking is een fenomeen dat optreedt wanneer een straal wit licht door het raakvlak tussen lucht en een dichter medium, zoals glas of water, gaat. Licht reist langzamer in een dichter medium, zodat het van richting verandert - of breekt - wanneer het door de interface gaat. Wit licht is een mengsel van alle golflengten van licht en elke golflengte breekt onder een iets andere hoek. Daarom is de bundel, wanneer deze uit het dichtere medium tevoorschijn komt, gesplitst in zijn samenstellende golflengten. Degenen die je kunt zien vormen de bekende regenboog.
De brekingsindex
De brekingshoek in een bepaald medium wordt bepaald door de brekingsindex, een eigenschap die is afgeleid door de lichtsnelheid in een vacuüm te delen door de lichtsnelheid in dat specifieke medium. Wanneer licht van het ene medium naar het andere gaat, kan de brekingshoek worden afgeleid door de brekingsindices van de twee media te delen. Deze relatie staat bekend als Snells Law, genoemd naar de 17e-eeuwse natuurkundige die het ontdekte.
Naast glas produceren veel andere materialen regenbogen. Diamant, ijs, helder kwarts en glycerine zijn slechts enkele voorbeelden. De breedte van de regenboog is een functie van de brekingsindex, die direct varieert met de dichtheid van het materiaal. Je kunt zelfs een regenboog zien wanneer licht uit water door een helder kristal of stuk glas heen en weer in water stroomt.
Colors of the Rainbow
Hoewel we traditioneel een regenboog identificeren met zeven componentkleuren, is het eigenlijk een continuüm zonder discrete grenzen van de ene tint naar de volgende. Het was Newton die het spectrum willekeurig verdeelde in zeven kleuren ter ere van de oude Grieken, die geloofden dat zeven een mystiek getal was. De kleuren zijn, in volgorde van de langste golflengte tot de kortste, rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Als u op zoek bent naar een manier om de bestelling te onthouden, gebruikt u het acroniem ROYGBIV, uitgesproken als roy-gee-biv, of probeert u deze mnemonic: ROY Gave Bettik Violets.
De golflengtefrequentie neemt toe naarmate je over de regenboog gaat van rood naar violet. Dit betekent dat de energie van de individuele fotonen - of golfpakketten - ook toeneemt, omdat de twee direct verband houden met de wet van Plancks.