Sir Isaac Newton permitió que la luz blanca del sol entrara en una habitación oscura a través de una pequeña abertura en una ventana y colocó un prisma de vidrio en el camino de los rayos de luz. La luz que salía del prisma se recibía en una pantalla blanca. Observó que en la pantalla se formaba una mancha de color como un arcoíris. Este parche se denominó espectro. Comenzando desde el lado de la base del prisma, los colores del espectro en la pantalla están en el siguiente orden:
violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo.
El espectro es la banda de color que se obtiene en una pantalla cuando la luz blanca pasa a través de un prisma. Para este experimento, Newton concluyó que la luz blanca es una mezcla de siete colores. El prisma no produce los colores sino que simplemente separa los colores que ya existen en la luz blanca. Entonces, cuando la luz blanca pasa a través de un prisma, se divide en diferentes colores. La división de la luz blanca en diferentes colores se llama dispersión de la luz.
1. La dispersión de la luz ocurre solo en la primera superficie del prisma. 2. La refracción de los rayos de luz ocurre en ambas superficies del prisma. 3. El prisma no produce colores, solo desdobla los diversos colores presentes en la luz que incide sobre él. 4. En el espectro, cada color se mezcla con el otro color, es decir, no hay una línea divisoria nítida que separe los colores. En el diagrama, los colores se muestran ampliamente separados solo para mayor claridad. La dispersión total de colores es mucho menor que la que se muestra en el diagrama. Los diferentes colores tienen diferentes anchos en la pantalla. 5. En el espectro de la luz blanca, el color rojo tiene la longitud de onda más larga de 8000 Å (o 8 × 10 -7 m) o la frecuencia más baja de 3,74 × 10 14 Hz, y el color violeta tiene la longitud de onda más corta de 4000 Å (o 4 X 10 -7 m ) o frecuencia más alta 7,5 X 10 14 Hz. Desde el extremo violeta hasta el extremo rojo del espectro, la longitud de onda aumenta mientras que la frecuencia disminuye. |
La luz blanca del sol se compone de siete colores prominentes, a saber, violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. La velocidad de la luz de todos los colores en el aire o en el vacío es la misma pero difiere en un medio transparente como el vidrio o el agua. La velocidad de la luz violeta es mínima y la de la luz roja es máxima, por lo que el índice de refracción del medio transparente es diferente para diferentes colores.
Ya que µ = (velocidad de la luz en el aire) ∕ (velocidad de la luz en el medio)
Entonces, el índice de refracción de un medio es máximo para la luz violeta y mínimo para la luz roja. Por lo tanto, cuando la luz blanca ingresa a un prisma, se divide en sus colores constituyentes con refracción en la primera superficie del prisma. Cuando estos rayos golpean la superficie del segundo prisma, se refractan más y estos colores se separan más entre sí.
Cuando la luz del sol entra en la atmósfera terrestre, se dispersa (es decir, la luz se propaga en todas las direcciones) por las partículas de polvo y las moléculas de aire presentes en la atmósfera terrestre. La dispersión de la luz fue estudiada por primera vez por el científico Rayleigh.
La dispersión es el proceso de absorción y luego reemisión de energía luminosa por las partículas de polvo y las moléculas de aire presentes en la atmósfera.
Las moléculas de aire de tamaño más pequeño que la longitud de onda de la luz incidente absorben la energía de la luz incidente y luego la vuelven a emitir sin un cambio en su longitud de onda. La dispersión de la luz no es la misma para todas las longitudes de onda de la luz incidente. La intensidad de la luz dispersada es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda de la luz \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Como la longitud de onda de la luz violeta es la menor y la luz roja la mayor, la luz violeta es la que más se dispersa y la luz roja la que menos ( la luz violeta se dispersa casi 16 veces más que la luz roja) . Esto significa que la luz del sol al llegar a la superficie de la tierra tiene menos intensidad que la luz del extremo violeta y más intensidad que la luz del extremo rojo. La molécula de aire de tamaño mayor que la longitud de onda de la luz incidente dispersa la luz de todas las longitudes de onda de la luz blanca en la misma medida.
La luz del sol tiene que viajar una gran distancia desde la atmósfera terrestre antes de llegar a la superficie terrestre. A medida que la luz viaja a través de la atmósfera, las moléculas de aire la dispersan en diferentes direcciones. La luz azul o violeta debido a su longitud de onda más corta se dispersa más en comparación con otros colores claros. La luz que llega a nuestros ojos directamente del sol es rica en color rojo, mientras que la luz que llega a nuestros ojos desde todas las demás direcciones es principalmente luz azul. Por lo tanto, el cielo en una dirección distinta a la del sol se ve azul.
La formación de un arco iris es un ejemplo natural de la dispersión de la luz blanca. Después de un chaparrón, una gran cantidad de gotas de agua quedan suspendidas en el aire. Cada gota actúa como un prisma. Cuando la luz del sol cae sobre estas gotas, se divide en siete colores. La luz dispersada de una gran cantidad de gotitas forma un arco iris.
Uso de luz roja para señal de peligro.
Como la longitud de onda de la luz roja es la más larga, las moléculas de aire de la atmósfera dispersan menos la luz. Por lo tanto, la luz de color rojo, en comparación con la luz de otros colores, puede penetrar a una distancia mayor sin debilitarse. Por lo tanto, la luz roja se usa para las señales de peligro, de modo que la señal pueda verse desde una gran distancia, incluso con niebla, etc.
Toma un disco circular de cartón y divídelo en siete sectores. Luego pinta los sectores con los siete colores, violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo.
¡Gire el disco rápidamente, notará que el disco aparece blanco!
Esto muestra que el violeta, el índigo, el azul, el verde, el amarillo, el naranja y el rojo son los siete colores constituyentes de la luz blanca y cuando se combinan producen el efecto blanco.
