Sir Isaac Newton permitiu que a luz branca do sol entrasse em uma sala escura através de uma pequena abertura em uma janela e colocou um prisma de vidro no caminho dos raios de luz. A luz que sai do prisma foi recebida em uma tela branca. Ele observou que na tela se formou uma mancha colorida como um arco-íris. Este patch foi denominado um espectro. Começando pela lateral da base do prisma, as cores do espectro na tela estão na seguinte ordem:
violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho.
Espectro é a faixa colorida obtida em uma tela quando a luz branca passa por um prisma. Para esta experiência, Newton concluiu que a luz branca é uma mistura de sete cores. Prisma não está produzindo as cores, mas simplesmente separando as cores que já existem na luz branca. Assim, quando a luz branca passa por um prisma, ela se divide em cores diferentes. A divisão da luz branca em cores diferentes é chamada de dispersão da luz.
1. A dispersão da luz ocorre apenas na primeira superfície do prisma. 2. A refração dos raios de luz ocorre em ambas as superfícies do prisma. 3. O prisma não produz cores, apenas divide as várias cores presentes na luz que nele incide. 4. No espectro, cada cor é misturada com a outra cor, ou seja, não há uma linha nítida separando as cores. No diagrama, as cores são mostradas amplamente separadas apenas para maior clareza. A distribuição total de cores é muito menor do que a mostrada no diagrama. Cores diferentes têm larguras diferentes na tela. 5. No espectro da luz branca, a cor vermelha tem o comprimento de onda mais longo de 8000 Å (ou 8 × 10 -7 m) ou a frequência mais baixa de 3,74 × 10 14 Hz, e a cor violeta tem o comprimento de onda mais curto de 4000 Å (ou 4 X 10 -7 m) ou frequência mais alta 7,5 X 10 14 Hz. Da extremidade violeta à extremidade vermelha do espectro, o comprimento de onda aumenta enquanto a frequência diminui. |
A luz branca do sol é composta de sete cores proeminentes: violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. A velocidade da luz de todas as cores no ar ou no vácuo é a mesma, mas difere em um meio transparente como vidro ou água. A velocidade da luz violeta é mínima e da luz vermelha é máxima, portanto o índice de refração do meio transparente é diferente para cores diferentes.
Como µ = (velocidade da luz no ar) ∕ (velocidade da luz no meio)
Assim, o índice de refração de um meio é máximo para luz violeta e mínimo para luz vermelha. Portanto, quando a luz branca entra em um prisma, ela se divide em suas cores constituintes com refração na primeira superfície do prisma. Quando esses raios atingem a superfície do segundo prisma, eles refratam ainda mais e essas cores ficam mais separadas umas das outras.
Quando a luz do sol entra na atmosfera terrestre, ela é espalhada (ou seja, a luz se espalha em todas as direções) pelas partículas de poeira e moléculas de ar presentes na atmosfera terrestre. A dispersão da luz foi estudada pela primeira vez pelo cientista Rayleigh.
A dispersão é o processo de absorção e, em seguida, reemissão de energia luminosa pelas partículas de poeira e moléculas de ar presentes na atmosfera.
As moléculas de ar de tamanho menor que o comprimento de onda da luz incidente absorvem a energia da luz incidente e a reemitem sem alteração em seu comprimento de onda. A dispersão da luz não é a mesma para todos os comprimentos de onda da luz incidente. A intensidade da luz espalhada é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda da luz \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Como o comprimento de onda da luz violeta é o menor e o da luz vermelha o maior, a luz violeta é a mais espalhada e a luz vermelha é a menos espalhada ( a luz violeta é espalhada quase 16 vezes mais que a luz vermelha) . Isso significa que a luz do sol ao atingir a superfície terrestre tem menos intensidade da luz da ponta violeta e mais intensidade da luz da ponta vermelha. A molécula de ar de tamanho maior que o comprimento de onda da luz incidente espalha a luz de todos os comprimentos de onda da luz branca na mesma extensão.
A luz do sol tem que percorrer uma longa distância da atmosfera terrestre antes de atingir a superfície terrestre. À medida que a luz viaja pela atmosfera, ela é espalhada em diferentes direções pelas moléculas de ar. A luz azul ou violeta, devido ao seu comprimento de onda mais curto, é mais espalhada em comparação com outras cores de luz. A luz que atinge nossos olhos diretamente do sol é rica em cor vermelha, enquanto a luz que atinge nossos olhos de todas as outras direções é principalmente azul. Portanto, o céu em uma direção diferente da direção do sol é visto como azul.
A formação de um arco-íris é um exemplo natural da dispersão da luz branca. Após um aguaceiro, um grande número de gotas de água ficam suspensas no ar. Cada gota funciona como um prisma. À medida que a luz do sol incide sobre essas gotículas, elas se dividem em sete cores. A luz dispersa de um grande número de gotículas forma um arco-íris
Uso de luz vermelha para sinal de perigo
Como o comprimento de onda da luz vermelha é o mais longo, portanto, a luz é menos espalhada pelas moléculas de ar da atmosfera. Portanto, a luz da cor vermelha, em comparação com a luz de outras cores, pode penetrar a uma distância maior sem se tornar fraca. Portanto, a luz vermelha é usada para sinais de perigo, de modo que o sinal possa ser visível a uma grande distância, mesmo em nevoeiro, etc.
Pegue um disco circular de papelão e divida-o em sete setores. Em seguida, pinte os setores com as sete cores, violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho.
Gire o disco rapidamente, você notará que o disco aparece branco!
Isso mostra que violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho são as sete cores constituintes da luz branca e, quando combinadas, produzem o efeito branco.
