Sir Isaac Newton lät vitt ljus från solen komma in i ett mörkt rum genom en liten öppning i ett fönster och placerar ett glasprisma i ljusstrålarnas väg. Ljuset som kom ut ur prismat togs emot på en vit skärm. Han observerade att en färgad fläck som en regnbåge bildades på skärmen. Denna patch kallades ett spektrum. Med utgångspunkt från sidan av prismats bas är färgerna i spektrumet på skärmen i följande ordning:
violett, indigo, blått, grönt, gult, orange och rött.
Spektrum är det färgade bandet som erhålls på en skärm när det vita ljuset passerar genom ett prisma. För detta experiment drog Newton slutsatsen att vitt ljus är en blandning av sju färger. Prisma producerar inte färgerna utan skiljer helt enkelt de färger som redan finns i vitt ljus. Så när vitt ljus passerar genom ett prisma delas det i olika färger. Uppdelningen av vitt ljus i olika färger kallas dispersion av ljus.
1. Spridning av ljus sker endast vid prismats första yta. 2. Brytning av ljusstrålar sker vid prismats båda ytor. 3. Prisma producerar inte färger, det delar bara upp de olika färgerna som finns i ljuset som faller in på det. 4. I spektrumet blandas varje färg med den andra färgen, dvs det finns ingen skarp gränslinje som skiljer färgerna åt. I diagrammet visas färgerna åtskilda bara för tydlighetens skull. Den totala spridningen av färger är mycket mindre än den som visas i diagrammet. Olika färger har olika bredd på skärmen. 5. I spektrumet av vitt ljus har den röda färgen den längsta våglängden på 8000 Å( eller 8 × 10 -7 m ) eller den lägsta frekvensen på 3,74 × 10 14 Hz, och den violetta färgen har den kortaste våglängden på 4000 Å (eller 4 X 10 -7 m ) eller högsta frekvens 7,5 X 10 14 Hz. Från den violetta änden till den röda änden av spektrumet ökar våglängden medan frekvensen minskar. |
Solens vita ljus består av sju framträdande färger, nämligen violett, indigo, blått, grönt, gult, orange och rött. Ljushastigheten för alla färger i luft eller vakuum är densamma, men den skiljer sig i ett transparent medium som glas eller vatten. Hastigheten för violett ljus är minimal och för rött ljus är maximal, därför är det transparenta mediets brytningsindex olika för olika färger.
Eftersom µ = (ljusets hastighet i luften) ∕ (ljusets hastighet i medium)
Så ett mediums brytningsindex är maximalt för violett ljus och minimum för rött ljus. Därför, när vitt ljus kommer in i ett prisma, delas det upp i dess ingående färger med brytning på prismats första yta. När dessa strålar träffar den andra prismaytan bryts de ytterligare och dessa färger separeras längre från varandra.
När ljus från solen kommer in i jordens atmosfär sprids det (dvs ljuset sprids åt alla håll) av de dammpartiklar och luftmolekyler som finns i jordens atmosfär. Spridningen av ljus studerades först av vetenskapsmannen Rayleigh.
Spridning är processen för absorption och sedan återutsändning av ljusenergi av dammpartiklar och luftmolekyler som finns i atmosfären.
Luftmolekylerna med storlek mindre än våglängden för infallande ljus absorberar energin från infallande ljus och sänder sedan ut det igen utan att dess våglängd ändras. Ljusspridningen är inte densamma för alla våglängder av det infallande ljuset. Intensiteten hos spritt ljus är omvänt proportionell mot fjärde potensen av ljusets våglängd \(I \propto 1/_{\lambda^4}\)
Eftersom våglängden för violett ljus är minst och rött ljus mest, sprids det violetta ljuset mest och rött ljus sprids minst ( violett ljus sprids nästan 16 gånger mer än rött ljus). Detta innebär att ljuset från solen när det når jordens yta har mindre intensitet av ljuset i den violetta änden och mer intensitet av ljuset i den röda änden. Luftmolekylen som är större än våglängden för infallande ljus sprider ljuset från alla våglängder av vitt ljus i samma utsträckning.
Ljuset från solen måste färdas en lång sträcka från jordens atmosfär innan det når jordytan. När ljus färdas genom atmosfären sprids det i olika riktningar av luftmolekylerna. Blått eller violett ljus på grund av dess kortare våglängd sprids mer jämfört med andra ljusfärger. Ljuset som når vårt öga direkt från solen är rikt på röd färg medan ljuset som når vårt öga från alla andra håll huvudsakligen är blått ljus. Därför ses himlen i en annan riktning än solens riktning som blå.
Bildandet av en regnbåge är ett naturligt exempel på spridningen av vitt ljus. Efter en regnskur förblir ett stort antal vattendroppar svävande i luften. Varje droppe fungerar som ett prisma. När solljuset faller på dessa droppar delas det upp i sju färger. Det spridda ljuset från ett stort antal droppar bildar en regnbåge
Användning av rött ljus för farosignal
Eftersom våglängden för rött ljus är längst sprids ljuset därför minst av atmosfärens luftmolekyler. Därför kan ljuset av röd färg jämfört med ljuset från andra färger tränga igenom till ett längre avstånd utan att bli svagt. Därför används rött ljus för farosignaler så att signalen kan synas på stort avstånd även i dimma etc.
Ta en rund skiva av kartong och dela upp den i sju sektorer. Måla sedan sektorerna med de sju färgerna, violett, indigo, blått, grönt, gult, orange och rött.
Vrid skivan snabbt, du kommer att märka att skivan ser vit ut!
Detta visar att violett, indigo, blått, grönt, gult, orange och rött är de sju ingående färgerna i vitt ljus och när de kombineras ger den vita effekten.
