Kig op i den regnfulde himmel! Hvad ser du? Hvis det bare regnede og solen igen skinner, er chancerne for, at du ser en regnbue. Altid et dejligt syn er det ikke? Men hvorfor er det, at luften efter en regnstorm ser ud til at fange lyset på den rigtige måde at fremstille dette storslåede naturfænomen? Meget som stjerner, galakser og en humles flyvning ligger nogle komplicerede fysik til grund for denne smukke naturopgave. Til at begynde med er denne effekt, hvor lys brydes ind i det synlige spektrum af farver, kendt som spredning af lys. Et andet navn på det er den prismatiske virkning, da virkningen er den samme, som hvis man så på lys gennem et prisme.
For at sige det enkelt, transmitteres lys på flere forskellige frekvenser eller bølgelængder. Det, vi kender som "farve", er i virkeligheden de synlige bølgelængder af lys, som alle kører i forskellige hastigheder gennem forskellige medier. Med andre ord bevæger lys sig med forskellige hastigheder gennem rumvakuumet end det gør gennem luft, vand, glas eller krystal. Og når det kommer i kontakt med et andet medium, brydes de forskellige farvebølgelængder i forskellige vinkler. De frekvenser, der kører hurtigere, brydes med en lavere vinkel, mens de, der kører langsommere, brydes med en skarpere vinkel. Med andre ord spredes de baseret på deres frekvens og bølgelængde såvel som materialerne brydningsindeks (dvs. hvor skarpt det bryder lys).
Den samlede effekt af dette - forskellige lysfrekvenser, der brydes i forskellige vinkler, når de passerer gennem et medium - er, at de fremstår som et spektrum af farve til det blotte øje. For regnbuen forekommer dette som et resultat af lys, der passerer gennem luft, der er mættet med vand. Sollys omtales ofte som ”hvidt lys”, da det er en kombination af alle de synlige farver. Når lyset rammer vandmolekylerne, som har et stærkere brydningsindeks end luft, spreder det sig imidlertid i det synlige spektrum, hvilket skaber illusionen af en farvet bue på himlen.
Overvej nu en vinduesrude og et prisme. Når lys passerer gennem glas, der har parallelle sider, vender lyset tilbage i samme retning, som det gik ind i materialet. Men hvis materialet er formet som et prisme, vil vinklerne for hver farve blive overdrevet, og farverne vises som et spektrum af lys. Rød, da den har den længste bølgelængde (700 nanometer) vises øverst i spektret, idet den mindst brydes. Det følges kort derefter af orange, gul, grøn, blå, indigo og violet (eller ROY G. GIV, som nogle gerne vil sige). Disse farver, det skal bemærkes, forekommer ikke så perfekt, men de blandes i kanterne. Det er kun gennem løbende eksperimentering og måling, at videnskabsmænd var i stand til at bestemme de forskellige farver og deres særlige frekvenser / bølgelængder.
Vi har skrevet mange artikler om spredning af lys til Space Magazine. Her er en artikel om refraktorteleskopet, og her er en artikel om synligt lys.
Hvis du gerne vil have mere information om spredning af lys, kan du tjekke disse artikler:
spredning af lys af Prisms
Spørgsmål og svar: Spredning af lys
Vi har også optaget en episode af Astronomy Cast alt om Hubble-rumteleskopet. Lyt her, afsnit 88: The Hubble Space Telescope.
Kilder:
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
