Sir Isaac Newton liet wit licht van de zon een donkere kamer binnen door een kleine opening in een raam en plaatste een glazen prisma in het pad van lichtstralen. Het licht dat uit het prisma kwam, werd opgevangen op een wit scherm. Hij merkte op dat op het scherm een gekleurde vlek als een regenboog werd gevormd. Deze patch werd een spectrum genoemd. Beginnend vanaf de zijkant van de basis van het prisma zijn de kleuren in het spectrum op het scherm in de volgende volgorde:
violet, indigo, blauw, groen, geel, oranje en rood.
Spectrum is de gekleurde band die op een scherm wordt verkregen wanneer het witte licht door een prisma gaat. Voor dit experiment concludeerde Newton dat wit licht een mengsel is van zeven kleuren. Prisma produceert niet de kleuren, maar scheidt eenvoudigweg de kleuren die al in wit licht bestaan. Dus wanneer wit licht door een prisma gaat, splitst het zich in verschillende kleuren. Het splitsen van wit licht in verschillende kleuren wordt lichtverstrooiing genoemd.
1. Verstrooiing van licht vindt alleen plaats aan het eerste oppervlak van het prisma. 2. Breking van lichtstralen vindt plaats aan beide oppervlakken van het prisma. 3. Prisma produceert geen kleuren, het splitst alleen de verschillende kleuren die aanwezig zijn in het licht dat erop valt. 4. In het spectrum wordt elke kleur gemengd met de andere kleur, dwz er is geen scherpe scheidingslijn tussen de kleuren. In het diagram worden kleuren voor de duidelijkheid ver uit elkaar weergegeven. De totale spreiding van kleuren is veel minder dan weergegeven in het diagram. Verschillende kleuren hebben verschillende breedtes op het scherm. 5. In het spectrum van wit licht heeft de rode kleur de langste golflengte van 8000 Å (of 8 × 10 -7 m) of de laagste frequentie van 3,74 × 10 14 Hz, en de violette kleur heeft de kortste golflengte van 4000 Å ( of 4 X 10 -7 m ) of hoogste frequentie 7,5 X 10 14 Hz. Van het violette uiteinde tot het rode uiteinde van het spectrum neemt de golflengte toe terwijl de frequentie afneemt. |
Het witte licht van de zon bestaat uit zeven prominente kleuren, namelijk violet, indigo, blauw, groen, geel, oranje en rood. De lichtsnelheid van alle kleuren in lucht of vacuüm is hetzelfde, maar verschilt in een transparant medium zoals glas of water. De snelheid van violet licht is minimaal en van rood licht maximaal, daarom is de brekingsindex van het transparante medium voor verschillende kleuren verschillend.
Aangezien µ = (lichtsnelheid in de lucht) ∕ (lichtsnelheid in medium)
De brekingsindex van een medium is dus maximaal voor violet licht en minimaal voor rood licht. Dus wanneer wit licht een prisma binnenkomt, splitst het zich in zijn samenstellende kleuren met breking op het eerste oppervlak van het prisma. Wanneer deze stralen het oppervlak van het tweede prisma raken, breken ze verder en raken deze kleuren verder van elkaar verwijderd.
Wanneer licht van de zon de atmosfeer van de aarde binnenkomt, wordt het verstrooid (dwz het licht verspreidt zich in alle richtingen) door de stofdeeltjes en luchtmoleculen die in de atmosfeer van de aarde aanwezig zijn. De verstrooiing van licht werd voor het eerst bestudeerd door de wetenschapper Rayleigh.
Verstrooiing is het proces van absorptie en vervolgens opnieuw uitzenden van lichtenergie door de stofdeeltjes en luchtmoleculen die in de atmosfeer aanwezig zijn.
De luchtmoleculen met een afmeting kleiner dan de golflengte van invallend licht absorberen de energie van invallend licht en zenden deze vervolgens weer uit zonder verandering van de golflengte. De verstrooiing van licht is niet voor alle golflengten van het invallende licht gelijk. De intensiteit van verstrooid licht is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte van licht \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Aangezien de golflengte van violet licht het minst is en rood licht het meest, wordt het violette licht het meest verstrooid en wordt rood licht het minst verstrooid ( violet licht wordt bijna 16 keer meer verstrooid dan rood licht) . Dit betekent dat het licht van de zon bij het bereiken van het aardoppervlak minder intensiteit heeft van het licht van het violette uiteinde en meer intensiteit van het licht van het rode uiteinde. Het luchtmolecuul met een grootte groter dan de golflengte van invallend licht verstrooit het licht van alle golflengten van wit licht in dezelfde mate.
Het licht van de zon moet een lange afstand afleggen van de atmosfeer van de aarde voordat het het aardoppervlak bereikt. Terwijl licht door de atmosfeer reist, wordt het door de luchtmoleculen in verschillende richtingen verstrooid. Blauw of violet licht wordt door zijn kortere golflengte meer verstrooid in vergelijking met andere lichtkleuren. Het licht dat ons oog rechtstreeks van de zon bereikt, is rijk aan rood, terwijl het licht dat ons oog vanuit alle andere richtingen bereikt voornamelijk blauw licht is. Daarom wordt de lucht in een andere richting dan de richting van de zon als blauw gezien.
De vorming van een regenboog is een natuurlijk voorbeeld van de verstrooiing van wit licht. Na een regenbui blijven er een groot aantal waterdruppels in de lucht hangen. Elke druppel fungeert als een prisma. Als zonlicht op deze druppels valt, splitst het zich in zeven kleuren. Het verstrooide licht van een groot aantal druppeltjes vormt een regenboog
Gebruik van rood licht voor gevaarsignaal
Omdat de golflengte van rood licht het langst is, wordt het licht daarom het minst verstrooid door de luchtmoleculen van de atmosfeer. Daarom kan het licht van rode kleur in vergelijking met het licht van andere kleuren tot een grotere afstand doordringen zonder zwak te worden. Daarom wordt rood licht gebruikt voor gevaarseinen, zodat het signaal ook bij mist etc. van grote afstand zichtbaar kan zijn.
Neem een ronde schijf van karton en verdeel deze in zeven sectoren. Schilder vervolgens de sectoren met de zeven kleuren, violet, indigo, blauw, groen, geel, oranje en rood.
Draai de schijf snel rond, u zult merken dat de schijf wit lijkt!
Dit laat zien dat violet, indigo, blauw, groen, geel, oranje en rood de zeven samenstellende kleuren van wit licht zijn en in combinatie het witte effect produceren.
