[/caption]
Poglejte v deževno nebo! Kaj vidiš? No, če je pravkar deževalo in sonce spet sije, je velika verjetnost, da vidite mavrico. Vedno lep pogled, kajne? Toda zakaj se po nevihti zdi, da zrak ujame svetlobo na pravi način, da ustvari ta veličasten naravni fenomen? Podobno kot zvezde, galaksije in čmrljev let je nekaj zapletene fizike osnova tega čudovitega dejanja narave. Za začetek je ta učinek, pri katerem se svetloba razdeli na vidni spekter barv, znan kot disperzija svetlobe. Drugo ime zanj je prizmatični učinek, saj je učinek enak, kot če bi na svetlobo gledali skozi prizmo.
Preprosto povedano, svetloba se prenaša na več različnih frekvencah ali valovnih dolžinah. To, kar poznamo kot »barvo«, so v resnici vidne valovne dolžine svetlobe, ki vse potujejo z različnimi hitrostmi skozi različne medije. Z drugimi besedami, svetloba se skozi vakuum v vesolju premika z različno hitrostjo kot skozi zrak, vodo, steklo ali kristal. In ko pride v stik z drugim medijem, se različne barvne valovne dolžine lomijo pod različnimi koti. Tiste frekvence, ki potujejo hitreje, se lomijo pod manjšim kotom, tiste, ki potujejo počasneje, pa pod ostrejšim kotom. Z drugimi besedami, razpršeni so glede na njihovo frekvenco in valovno dolžino ter materialni indeks loma (tj. kako ostro lomi svetlobo).
Splošni učinek tega – različne frekvence svetlobe se lomijo pod različnimi koti, ko prehajajo skozi medij – je, da se s prostim očesom prikažejo kot barvni spekter. V primeru mavrice se to zgodi kot posledica prehajanja svetlobe skozi zrak, ki je nasičen z vodo. Sončno svetlobo pogosto imenujemo 'bela svetloba', saj je kombinacija vseh vidnih barv. Ko pa svetloba udari v molekule vode, ki imajo močnejši indeks loma kot zrak, se razprši v vidni spekter in tako ustvari iluzijo barvnega loka na nebu.
Zdaj razmislite o okenski šipi in prizmo. Ko svetloba prehaja skozi steklo z vzporednimi stranicami, se bo svetloba vrnila v isto smer, kot je vstopila v material. Če pa je material oblikovan kot prizma, bodo koti za vsako barvo pretirani, barve pa bodo prikazane kot spekter svetlobe. Rdeča, ker ima najdaljšo valovno dolžino (700 nanometrov), se pojavi na vrhu spektra in se najmanj lomi. Kmalu zatem sledijo oranžna, rumena, zelena, modra, indigo in vijolična (ali ROY G. GIV, kot nekateri radi rečejo). Treba je opozoriti, da se te barve ne zdijo popolnoma ločene, ampak se mešajo na robovih. Šele s stalnim eksperimentiranjem in meritvami so znanstveniki lahko določili različne barve in njihove posebne frekvence/valovne dolžine.
Za Universe Today smo napisali veliko člankov o disperziji svetlobe. Tukaj je članek o refraktorski teleskop , in tukaj je članek o vidna svetloba .
Če želite več informacij o razpršitvi svetlobe, si oglejte te članke:
razpršitev svetlobe s prizmami
Vprašanja in odgovori: Disperzija svetlobe
Posneli smo tudi epizodo Astronomy Cast o vesoljskem teleskopu Hubble. Poslušaj tukaj, Epizoda 88: Vesoljski teleskop Hubble .
Viri:
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
