Vaadake vihmase taeva poole! Mida sa näed? Noh, kui just sajab vihma ja päike jälle paistab, on tõenäoline, et näete vikerkaart. Alati armas vaatepilt, kas pole? Kuid miks on nii, et pärast vihmasadu näib õhk just selle õige suursuguse loodusnähtuse tekitamiseks õigel viisil valgust? Sarnaselt tähtedele, galaktikatele ja kimalase lendule on selle kauni looduse aluseks ka keeruline füüsika. Alustuseks nimetatakse seda efekti, kus valgus purustatakse nähtavaks värvispektriks, valguse hajumiseks. Selle teine nimi on prismaatiline efekt, kuna efekt on sama, kui vaadeldaks valgust läbi prisma.
Lihtsamalt öeldes - valgus edastatakse mitmel erineval sagedusel või lainepikkusel. See, mida me tunneme kui "värvi", on tegelikkuses valguse nähtavad lainepikkused, mis kõik liiguvad erinevate meediumite kaudu erineva kiirusega. Teisisõnu, valgus liigub ruumi vaakumi kaudu erineva kiirusega kui õhu, vee, klaasi või kristalli kaudu. Ja kui see puutub kokku erineva meediumiga, siis erinevad värvuse lainepikkused murduvad erinevate nurkade all. Need sagedused, mis liiguvad kiiremini, murduvad madalama nurga all, samal ajal kui aeglasemad, murduvad teravama nurga all. Teisisõnu, nad on hajutatud vastavalt nende sagedusele ja lainepikkusele, samuti materjalide murdumisnäitajale (st kui järsult see murrab valgust).
Selle üldmõju - erineva valguse sageduse refraktsioon erineva nurga all, kui nad keskkonda läbivad - on see, et need paistavad palja silmaga värvispektrina. Vikerkaare puhul ilmneb see veega küllastunud õhku läbiva valguse tagajärjel. Päikesevalgust nimetatakse sageli “valgeks valguseks”, kuna see on kõigi nähtavate värvide kombinatsioon. Kui aga valgus tabab veemolekule, millel on tugevam murdumisnäitaja kui õhus, hajub see nähtavale spektrile, luues seeläbi illusiooni värvilisest kaarest taevas.
Mõelge nüüd aknapaneelile ja prismale. Kui valgus läbib klaasi, millel on paralleelsed küljed, naaseb valgus samas suunas, kuhu see sisenes materjali. Kuid kui materjal on prismakujuline, on iga värvi nurgad liialdatud ja värvid kuvatakse valgusspektrina. Punane, kuna selle lainepikkus on pikim (700 nanomeetrit), ilmub see spektri ülaossa ja on murdunud kõige vähem. Sellele järgnevad varsti pärast seda oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne (või ROY G. GIV, nagu mõnele meeldib öelda). Tuleb märkida, et need värvid ei tundu nii hästi eristuvad, vaid sulanduvad servades. Ainult pideva katsetamise ja mõõtmise abil suutsid teadlased kindlaks teha erinevad värvid ja nende konkreetsed sagedused / lainepikkused.
Oleme ajakirjale Space Magazine kirjutanud palju artikleid valguse hajutamise kohta. Siin on artikkel refraktoriteleskoobi kohta ja siin on artikkel nähtava valguse kohta.
Kui soovite rohkem teavet valguse hajumise kohta, vaadake järgmisi artikleid:
valguse hajumine prismades
Q & A: valguse hajumine
Samuti oleme salvestanud episoodi astronoomiast Hubble'i kosmoseteleskoobi kohta. Kuulake siin, episood 88: Hubble'i kosmoseteleskoop.
Allikad:
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
