Sir Isaac Newton aliruhusu mwanga mweupe kutoka kwenye jua uingie kwenye chumba chenye giza kupitia tundu dogo kwenye dirisha na kuweka prism ya glasi kwenye njia ya miale ya mwanga. Nuru inayotoka kwenye prism ilipokelewa kwenye skrini nyeupe. Aliona kwamba kwenye skrini kiraka cha rangi kama upinde wa mvua kiliundwa. Kiraka hiki kiliitwa wigo. Kuanzia upande wa msingi wa prism rangi katika wigo kwenye skrini ziko katika mpangilio ufuatao:
violet, indigo, bluu, kijani, njano, machungwa, na nyekundu.
Spectrum ni bendi ya rangi inayopatikana kwenye skrini wakati mwanga mweupe unapita kwenye prism. Kwa jaribio hili, Newton alihitimisha kuwa mwanga mweupe ni mchanganyiko wa rangi saba. Prism haitoi rangi lakini inatenganisha tu rangi ambazo tayari zipo katika mwanga mweupe. Kwa hiyo, wakati mwanga mweupe unapitishwa kupitia prism, hugawanyika katika rangi tofauti. Mgawanyiko wa mwanga mweupe katika rangi tofauti huitwa utawanyiko wa mwanga.
1. Mtawanyiko wa mwanga hutokea tu kwenye uso wa kwanza wa prism. 2. Refraction ya mionzi ya mwanga hutokea kwenye nyuso zote mbili za prism. 3. Prism haitoi rangi, inagawanya tu rangi mbalimbali zilizopo kwenye tukio la mwanga juu yake. 4. Katika wigo, kila rangi imechanganywa na rangi nyingine, yaani, hakuna mstari mkali wa mpaka unaotenganisha rangi. Katika mchoro, rangi zinaonyeshwa zimetengwa sana kwa uwazi. Kuenea kwa jumla kwa rangi ni chini sana kuliko ile iliyoonyeshwa kwenye mchoro. Rangi tofauti zina upana tofauti kwenye skrini. 5. Katika wigo wa mwanga mweupe, rangi nyekundu ina urefu mrefu zaidi wa 8000 Å( au 8 × 10 -7 m) au mzunguko wa chini kabisa wa 3.74 × 10 14 Hz, na rangi ya violet ina urefu mfupi zaidi wa 4000 Å. ( au 4 X 10 -7 m ) au masafa ya juu zaidi 7.5 X 10 14 Hz. Kutoka mwisho wa violet hadi mwisho nyekundu wa wigo, urefu wa wimbi huongezeka wakati mzunguko unapungua. |
Mwangaza mweupe wa jua unajumuisha rangi saba mashuhuri ambazo ni zambarau, indigo, buluu, kijani kibichi, manjano, chungwa, na nyekundu. Kasi ya mwanga wa rangi zote katika hewa au utupu ni sawa lakini inatofautiana katika hali ya uwazi kama kioo au maji. Kasi ya nuru ya urujuani ni ya chini zaidi na ya mwanga nyekundu ni ya juu zaidi kwa hiyo fahirisi ya refractive ya kati ya uwazi ni tofauti kwa rangi tofauti.
Kwa kuwa µ = (kasi ya mwanga angani) ∕ (kasi ya mwanga katikati)
Kwa hivyo, faharisi ya refractive ya kati ni ya juu zaidi kwa mwanga wa violet na kiwango cha chini kwa taa nyekundu. Kwa hivyo, wakati mwanga mweupe unapoingia kwenye prism, hugawanyika katika rangi yake ya msingi na kinzani kwenye uso wa kwanza wa prism. Miale hii inapogonga sehemu ya pili ya prism hujirudia zaidi na rangi hizi hutengana zaidi kutoka kwa kila mmoja.
Nuru kutoka kwa jua inapoingia kwenye angahewa ya dunia, hutawanywa (yaani mwanga huenea pande zote) na chembe za vumbi na molekuli za hewa zilizopo kwenye angahewa ya dunia. Kutawanyika kwa nuru kulichunguzwa kwanza na mwanasayansi Rayleigh.
Kutawanya ni mchakato wa kunyonya na kisha kutolewa tena kwa nishati ya mwanga na chembe za vumbi na molekuli za hewa zilizopo kwenye angahewa.
Molekuli za hewa za ukubwa mdogo kuliko urefu wa wimbi la mwanga wa tukio hufyonza nishati ya mwanga wa tukio na kisha kuitoa tena bila mabadiliko katika urefu wake wa mawimbi. Kutawanyika kwa mwanga sio sawa kwa urefu wote wa mwanga wa tukio. Uzito wa mwanga uliotawanyika unawiana kinyume na nguvu ya nne ya urefu wa mawimbi ya mwanga \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Kwa vile urefu wa mawimbi ya mwanga wa urujuani ni mdogo zaidi na nyekundu zaidi, mwanga wa urujuani hutawanywa zaidi, na mwanga mwekundu hutawanywa kwa uchache zaidi ( mwanga wa urujuani hutawanywa karibu mara 16 zaidi ya nyekundu) . Hii ina maana mwanga kutoka kwa jua unapofika kwenye uso wa dunia una mwanga mdogo wa mwisho wa urujuani na ukali zaidi wa mwanga wa mwisho mwekundu. Molekuli ya hewa yenye ukubwa mkubwa kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga wa tukio hutawanya mwanga wa urefu wote wa mawimbi ya mwanga mweupe kwa kiwango sawa.
Nuru kutoka kwenye jua inabidi kusafiri umbali mrefu kutoka kwenye angahewa ya dunia kabla ya kufika kwenye uso wa dunia. Nuru inaposafiri katika angahewa hutawanywa pande tofauti na molekuli za hewa. Mwangaza wa samawati au zambarau kwa sababu ya urefu wake mfupi wa mawimbi hutawanywa zaidi ikilinganishwa na rangi zingine nyepesi. Mwangaza unaofika kwenye jicho letu moja kwa moja kutoka kwenye jua una rangi nyekundu nyingi huku mwanga unaofika kwenye macho yetu kutoka pande nyingine zote ni mwanga wa buluu. Kwa hiyo anga katika mwelekeo mwingine zaidi ya mwelekeo wa jua inaonekana kama bluu.
Uundaji wa upinde wa mvua ni mfano wa asili wa utawanyiko wa mwanga mweupe. Kufuatia mvua ya mvua, idadi kubwa ya matone ya maji hubakia kusimamishwa hewani. Kila tone hufanya kama prism. Nuru ya jua inapoanguka kwenye matone haya, hugawanyika katika rangi saba. Nuru iliyotawanywa kutoka kwa idadi kubwa ya matone huunda upinde wa mvua
Matumizi ya taa nyekundu kwa ishara ya hatari
Kwa vile urefu wa mawimbi ya mwanga mwekundu ni mrefu zaidi, kwa hivyo, mwanga hutawanywa hata kidogo na molekuli za hewa za angahewa. Kwa hivyo mwanga wa rangi nyekundu ikilinganishwa na mwanga wa rangi nyingine unaweza kupenya kwa umbali mrefu bila kuwa dhaifu. Kwa hivyo taa nyekundu hutumiwa kwa ishara za hatari ili ishara iweze kuonekana kwa umbali mkubwa hata kwenye ukungu nk.
Chukua diski ya mviringo ya kadibodi na ugawanye katika sekta saba. Kisha rangi sekta na rangi saba, violet, indigo, bluu, kijani, njano, machungwa, na nyekundu.
Zungusha diski haraka, utaona kuwa diski inaonekana nyeupe!
Hii inaonyesha kuwa urujuani, indigo, buluu, kijani kibichi, manjano, chungwa na nyekundu ni rangi saba zinazojumuishwa za mwanga mweupe na zikiunganishwa hutoa athari nyeupe.
