Sir Isaac Newton, güneşten gelen beyaz ışığın bir penceredeki küçük bir açıklıktan karanlık bir odaya girmesine izin verdi ve ışık ışınlarının yoluna bir cam prizma yerleştirdi. Prizmadan çıkan ışık beyaz bir ekranda alındı. Ekranda gökkuşağı gibi renkli bir parçanın oluştuğunu gözlemledi. Bu yama bir spektrum olarak adlandırıldı. Prizmanın tabanından başlayarak ekrandaki tayftaki renkler şu şekildedir:
menekşe, çivit mavisi, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı.
Spektrum, beyaz ışık bir prizmadan geçerken ekranda elde edilen renkli banttır. Bu deney için Newton, beyaz ışığın yedi rengin bir karışımı olduğu sonucuna vardı. Prizma renkleri üretmiyor, sadece beyaz ışıkta zaten var olan renkleri ayırıyor. Yani beyaz ışık bir prizmadan geçirildiğinde farklı renklere ayrılır. Beyaz ışığın farklı renklere ayrılmasına ışığın dağılması denir.
1. Işığın dağılımı sadece prizmanın ilk yüzeyinde meydana gelir. 2. Işık ışınlarının kırılması prizmanın her iki yüzeyinde gerçekleşir. 3. Prizma renk üretmez, sadece üzerine gelen ışıkta bulunan çeşitli renkleri ayırır. 4. Spektrumda her renk diğer renkle karıştırılır yani renkleri ayıran keskin bir sınır çizgisi yoktur. Diyagramda, renkler sadece netlik için geniş bir şekilde ayrılmış olarak gösterilmiştir. Renklerin toplam yayılımı şemada gösterilenden çok daha azdır. Farklı renklerin ekranda farklı genişlikleri vardır. 5. Beyaz ışık tayfında kırmızı renk en uzun dalga boyuna 8000 Å( veya 8 × 10 -7 m ) veya en düşük frekansa 3,74 × 10 14 Hz, mor renk ise en kısa dalga boyuna 4000 Å sahiptir. ( veya 4 X 10 -7 m ) veya en yüksek frekans 7,5 X 10 14 Hz. Spektrumun mor ucundan kırmızı ucuna doğru dalga boyu artarken frekans azalır. |
Güneşin beyaz ışığı mor, çivit mavisi, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı olmak üzere yedi belirgin renkten oluşur. Tüm renklerin ışığının havadaki veya boşluktaki hızı aynıdır, ancak cam veya su gibi şeffaf bir ortamda farklıdır. Mor ışığın hızı minimum, kırmızı ışığın hızı maksimumdur, bu nedenle saydam ortamın kırılma indisi farklı renkler için farklıdır.
µ = (havadaki ışık hızı) olduğundan ∕ (ışığın ortamdaki hızı)
Yani bir ortamın kırılma indisi mor ışık için maksimum, kırmızı ışık için minimumdur. Bu nedenle beyaz ışık bir prizmaya girdiğinde prizmanın ilk yüzeyinde kırılarak onu oluşturan renklere ayrılır. Bu ışınlar ikinci prizma yüzeyine çarptığında daha fazla kırılırlar ve bu renkler birbirinden daha da uzaklaşır.
Güneşten gelen ışık dünya atmosferine girdiğinde, dünya atmosferinde bulunan toz parçacıkları ve hava molekülleri tarafından saçılır (yani ışık her yöne yayılır). Işığın saçılması ilk olarak bilim adamı Rayleigh tarafından incelenmiştir.
Saçılma, ışık enerjisinin atmosferde bulunan toz parçacıkları ve hava molekülleri tarafından emilmesi ve ardından yeniden yayılması işlemidir.
Gelen ışığın dalga boyundan daha küçük boyuttaki hava molekülleri, gelen ışığın enerjisini emer ve ardından dalga boyunda bir değişiklik olmaksızın onu yeniden yayar. Işığın saçılması, gelen ışığın tüm dalga boyları için aynı değildir. Saçılan ışığın yoğunluğu, ışığın dalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Menekşe ışığın dalga boyu en az ve kırmızı ışık en fazla olduğu için, mor ışık en çok dağılır ve kırmızı ışık en az dağılır ( mor ışık kırmızı ışıktan yaklaşık 16 kat daha fazla dağılır) . Bu, güneşten gelen ışığın dünyanın yüzeyine ulaştığında mor uçtaki ışığın yoğunluğundan daha az, kırmızı ucun ışığının yoğunluğunun daha fazla olduğu anlamına gelir. Gelen ışığın dalga boyundan daha büyük olan hava molekülü, beyaz ışığın tüm dalga boylarındaki ışığı aynı ölçüde saçar.
Güneşten gelen ışık, dünya yüzeyine ulaşmadan önce dünya atmosferinden uzun bir mesafe kat etmesi gerekir. Işık atmosferde dolaşırken, hava molekülleri tarafından farklı yönlere dağılır. Daha kısa dalga boyu nedeniyle mavi veya mor ışık, diğer ışık renklerine göre daha fazla dağılır. Güneşten doğrudan gözümüze ulaşan ışık kırmızı renk bakımından zenginken, diğer tüm yönlerden gözümüze ulaşan ışık ağırlıklı olarak mavi ışıktır. Bu nedenle güneşin yönünden farklı bir yöndeki gökyüzü mavi olarak görülür.
Gökkuşağının oluşumu, beyaz ışığın dağılmasına doğal bir örnektir. Bir yağmur sağanağının ardından havada çok sayıda su damlacığı asılı kalır. Her damlacık bir prizma görevi görür. Güneş ışığı bu damlacıkların üzerine düştüğünde yedi renge ayrılır. Çok sayıda damlacıktan yayılan ışık bir gökkuşağı oluşturur.
Tehlike sinyali için kırmızı ışığın kullanılması
Kırmızı ışığın dalga boyu en uzun olduğundan, ışık atmosferdeki hava molekülleri tarafından en az saçılır. Dolayısıyla kırmızı rengin ışığı, diğer renklerin ışığına göre zayıflamadan daha uzun mesafelere nüfuz edebilir. Bu nedenle, tehlike sinyalleri için kırmızı ışık kullanılır, böylece sinyal siste vb.
Yuvarlak bir karton disk alın ve onu yedi sektöre bölün. Ardından sektörleri mor, çivit mavisi, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı olmak üzere yedi renkle boyayın.
Diski hızla döndürün, diskin beyaz göründüğünü fark edeceksiniz!
Bu, menekşe, çivit mavisi, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızının beyaz ışığı oluşturan yedi renk olduğunu ve birleştirildiğinde beyaz efekti ürettiğini gösterir.
