सर आइजैक न्यूटन ने सूर्य की सफेद रोशनी को एक खिड़की में एक छोटे छिद्र के माध्यम से एक अंधेरे कमरे में प्रवेश करने की अनुमति दी और प्रकाश किरणों के मार्ग में एक कांच का प्रिज्म रखा। प्रिज्म से निकलने वाला प्रकाश सफेद स्क्रीन पर प्राप्त हुआ। उन्होंने देखा कि स्क्रीन पर इंद्रधनुष जैसा एक रंगीन धब्बा बन गया है। इस पैच को स्पेक्ट्रम कहा गया। प्रिज्म के आधार की ओर से शुरू करके स्क्रीन पर स्पेक्ट्रम में रंग निम्नलिखित क्रम में हैं:
बैंगनी, नील, नीला, हरा, पीला, नारंगी और लाल।
स्पेक्ट्रम एक रंगीन बैंड है जो स्क्रीन पर तब प्राप्त होता है जब सफेद रोशनी एक प्रिज्म से होकर गुजरती है। इस प्रयोग के लिए, न्यूटन ने निष्कर्ष निकाला कि सफेद रोशनी सात रंगों का मिश्रण है। प्रिज्म रंगों का उत्पादन नहीं कर रहा है बल्कि केवल उन रंगों को अलग कर रहा है जो पहले से ही सफेद रोशनी में मौजूद हैं। इसलिए, जब सफेद प्रकाश को प्रिज्म से गुजारा जाता है, तो यह विभिन्न रंगों में विभाजित हो जाता है। श्वेत प्रकाश का विभिन्न रंगों में विभक्त होना प्रकाश का विक्षेपण कहलाता है।
1. प्रकाश का प्रकीर्णन प्रिज्म की पहली सतह पर ही होता है। 2. प्रकाश किरणों का अपवर्तन प्रिज्म की दोनों सतहों पर होता है। 3. प्रिज्म रंग उत्पन्न नहीं करता, यह केवल अपने ऊपर आपतित प्रकाश में मौजूद विभिन्न रंगों को विभाजित करता है। 4. स्पेक्ट्रम में प्रत्येक रंग दूसरे रंग के साथ मिश्रित होता है, अर्थात रंगों को अलग करने वाली कोई तीक्ष्ण सीमा रेखा नहीं होती है। आरेख में, स्पष्टता के लिए रंगों को व्यापक रूप से अलग-अलग दिखाया गया है। रंगों का कुल प्रसार चित्र में दिखाए गए से बहुत कम है। अलग-अलग रंगों की स्क्रीन पर अलग-अलग चौड़ाई होती है। 5. सफेद प्रकाश के स्पेक्ट्रम में, लाल रंग की तरंगदैर्ध्य सबसे लंबी 8000 Å(या 8 × 10 -7 मीटर) या सबसे कम आवृत्ति 3.74 × 10 14 हर्ट्ज है, और बैंगनी रंग की तरंगदैर्घ्य 4000 Å सबसे कम है। (या 4 X 10 -7 मीटर) या उच्चतम आवृत्ति 7.5 X 10 14 हर्ट्ज। स्पेक्ट्रम के बैंगनी सिरे से लाल सिरे तक तरंगदैर्घ्य बढ़ता है जबकि आवृत्ति घटती है। |
सूर्य की सफेद रोशनी सात प्रमुख रंगों अर्थात् बैंगनी, आसमानी, नीला, हरा, पीला, नारंगी और लाल से बनी है। हवा या निर्वात में सभी रंगों के प्रकाश की गति समान होती है लेकिन कांच या पानी जैसे पारदर्शी माध्यम में यह भिन्न होती है। बैंगनी प्रकाश की गति न्यूनतम और लाल प्रकाश की गति अधिकतम होती है इसलिए पारदर्शी माध्यम का अपवर्तनांक अलग-अलग रंगों के लिए अलग-अलग होता है।
चूँकि µ = (हवा में प्रकाश की गति) ∕ (माध्यम में प्रकाश की गति)
इसलिए, किसी माध्यम का अपवर्तनांक बैंगनी प्रकाश के लिए अधिकतम और लाल प्रकाश के लिए न्यूनतम होता है। इसलिए जब सफेद प्रकाश किसी प्रिज्म में प्रवेश करता है, तो वह प्रिज्म की पहली सतह पर अपवर्तन के साथ अपने घटक रंगों में विभाजित हो जाता है। जब ये किरणें दूसरे प्रिज्म की सतह से टकराती हैं तो वे और अधिक अपवर्तित हो जाती हैं और ये रंग एक दूसरे से अलग हो जाते हैं।
जब सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है, तो वह पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद धूल के कणों और वायु के अणुओं द्वारा बिखर जाता है (अर्थात प्रकाश सभी दिशाओं में फैल जाता है)। प्रकाश के प्रकीर्णन का अध्ययन सबसे पहले वैज्ञानिक रेले ने किया था।
प्रकीर्णन वायुमंडल में मौजूद धूल के कणों और वायु अणुओं द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण और फिर पुन: उत्सर्जन की प्रक्रिया है।
आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य से छोटे आकार के वायु अणु आपतित प्रकाश की ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और फिर उसकी तरंगदैर्घ्य में कोई परिवर्तन किए बिना उसे पुनः उत्सर्जित करते हैं। प्रकाश का प्रकीर्णन आपतित प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य के लिए समान नहीं होता है। प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) व्युत्क्रमानुपाती होती है।
चूँकि बैंगनी प्रकाश की तरंगदैर्घ्य सबसे कम और लाल प्रकाश की तरंगदैर्ध्य सबसे अधिक होती है, बैंगनी प्रकाश सबसे अधिक प्रकीर्णित होता है, और लाल प्रकाश सबसे कम प्रकीर्णित होता है ( बैंगनी प्रकाश लाल प्रकाश की तुलना में लगभग 16 गुना अधिक प्रकीर्णित होता है)। इसका मतलब यह है कि सूर्य का प्रकाश जब पृथ्वी की सतह पर पहुंचता है तो बैंगनी सिरे के प्रकाश की तीव्रता कम और लाल सिरे के प्रकाश की तीव्रता अधिक होती है। आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य से बड़े आकार का वायु अणु श्वेत प्रकाश की सभी तरंगदैर्घ्य के प्रकाश को समान सीमा तक प्रकीर्णित कर देता है।
सूर्य की रोशनी को पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले पृथ्वी के वायुमंडल से एक लंबी दूरी तय करनी पड़ती है। जैसे ही प्रकाश वायुमंडल से होकर गुजरता है, वायु के अणुओं द्वारा विभिन्न दिशाओं में बिखर जाता है। नीला या बैंगनी प्रकाश अपनी छोटी तरंगदैर्घ्य के कारण अन्य हल्के रंगों की तुलना में अधिक प्रकीर्णित होता है। सूर्य से सीधे हमारी आंखों तक पहुंचने वाली रोशनी लाल रंग से भरपूर होती है, जबकि अन्य सभी दिशाओं से हमारी आंखों तक पहुंचने वाली रोशनी मुख्य रूप से नीली रोशनी होती है। इसलिए सूर्य की दिशा के अलावा किसी अन्य दिशा में आकाश नीला दिखाई देता है।
इंद्रधनुष का बनना श्वेत प्रकाश के प्रकीर्णन का एक प्राकृतिक उदाहरण है। बारिश की बौछार के बाद, बड़ी संख्या में पानी की बूंदें हवा में लटकी रहती हैं। प्रत्येक बूंद एक प्रिज्म की तरह कार्य करती है। जैसे ही सूर्य की रोशनी इन बूंदों पर पड़ती है तो यह सात रंगों में बंट जाती है। बड़ी संख्या में बूंदों से बिखरा हुआ प्रकाश इंद्रधनुष बनाता है
खतरे के संकेत के लिए लाल बत्ती का प्रयोग
चूंकि लाल प्रकाश की तरंगदैर्घ्य सबसे लंबी होती है, इसलिए वायुमंडल के वायु अणुओं द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन सबसे कम होता है। इसलिए लाल रंग का प्रकाश अन्य रंगों के प्रकाश की तुलना में अधिक दूरी तक बिना कमजोर हुए प्रवेश कर सकता है। इसलिए खतरे के सिग्नल के लिए लाल बत्ती का प्रयोग किया जाता है ताकि कोहरे आदि में भी सिग्नल काफी दूर से दिखाई दे सके।
कार्डबोर्ड की एक गोलाकार डिस्क लें और इसे सात सेक्टरों में विभाजित करें। फिर सेक्टरों को सात रंगों, बैंगनी, नीला, नीला, हरा, पीला, नारंगी और लाल से पेंट करें।
डिस्क को तेज़ी से घुमाएँ, आप देखेंगे कि डिस्क सफ़ेद दिखाई देती है!
इससे पता चलता है कि बैंगनी, नीला, नीला, हरा, पीला, नारंगी और लाल सफेद प्रकाश के सात घटक रंग हैं और जब संयुक्त होते हैं तो सफेद प्रभाव पैदा करते हैं।
