Κοιτάξτε στον βροχερό ουρανό! Τι βλέπεις? Λοιπόν, αν μόλις βρέξει και ο ήλιος λάμπει και πάλι, πιθανότατα θα δείτε ένα ουράνιο τόξο. Πάντα ένα υπέροχο θέαμα, έτσι δεν είναι; Αλλά γιατί μετά από μια καταιγίδα, ο αέρας φαίνεται να πιάνει το φως με τον σωστό τρόπο για να δημιουργήσει αυτό το υπέροχο φυσικό φαινόμενο; Όπως τα αστέρια, οι γαλαξίες και η πτήση ενός μέλισσα, κάποια περίπλοκη φυσική στηρίζουν αυτήν την όμορφη πράξη της φύσης. Για αρχάριους, αυτό το εφέ, όπου το φως διασπάται στο ορατό φάσμα χρωμάτων, είναι γνωστό ως η διασπορά του φωτός. Ένα άλλο όνομα για αυτό είναι το πρισματικό αποτέλεσμα, καθώς το αποτέλεσμα είναι το ίδιο σαν να κοίταζε κανείς το φως μέσω ενός πρίσματος.
Με απλά λόγια, το φως μεταδίδεται σε πολλές διαφορετικές συχνότητες ή μήκη κύματος. Αυτό που γνωρίζουμε ως «χρώμα» είναι στην πραγματικότητα τα ορατά μήκη κύματος του φωτός, τα οποία ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες μέσω διαφορετικών μέσων. Με άλλα λόγια, το φως κινείται με διαφορετική ταχύτητα μέσω του κενού του χώρου από ό, τι μέσω αέρα, νερού, γυαλιού ή κρυστάλλου. Και όταν έρχεται σε επαφή με διαφορετικό μέσο, τα διαφορετικά μήκη κύματος χρώματος διαθλάται σε διαφορετικές γωνίες. Αυτές οι συχνότητες που ταξιδεύουν γρηγορότερα διαθλάται σε χαμηλότερη γωνία, ενώ αυτές που ταξιδεύουν πιο αργά διαθλάται σε αιχμηρότερη γωνία. Με άλλα λόγια, διασπείρονται με βάση τη συχνότητα και το μήκος κύματος τους, καθώς και τον δείκτη υλικών διάθλασης (δηλαδή πόσο έντονα διαθλά το φως).
Το συνολικό αποτέλεσμα αυτού - διαφορετικές συχνότητες φωτός που διαθλάται σε διαφορετικές γωνίες καθώς περνούν μέσα από ένα μέσο - είναι ότι εμφανίζονται ως φάσμα χρώματος με γυμνό μάτι. Στην περίπτωση του ουράνιου τόξου, αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα του φωτός που διέρχεται από τον αέρα που είναι κορεσμένο με νερό. Το φως του ήλιου αναφέρεται συχνά ως «λευκό φως», δεδομένου ότι είναι ένας συνδυασμός όλων των ορατών χρωμάτων. Ωστόσο, όταν το φως χτυπά τα μόρια του νερού, τα οποία έχουν ισχυρότερο δείκτη διάθλασης από τον αέρα, διασπείρεται στο ορατό φάσμα, δημιουργώντας έτσι την ψευδαίσθηση ενός έγχρωμου τόξου στον ουρανό.
Τώρα σκεφτείτε ένα παράθυρο και ένα πρίσμα. Όταν το φως διέρχεται από γυαλί που έχει παράλληλες πλευρές, το φως θα επιστρέψει στην ίδια κατεύθυνση που εισήλθε στο υλικό. Αλλά αν το υλικό έχει σχήμα πρίσματος, οι γωνίες για κάθε χρώμα θα είναι υπερβολικές και τα χρώματα θα εμφανίζονται ως φάσμα φωτός. Το κόκκινο, αφού έχει το μεγαλύτερο μήκος κύματος (700 νανόμετρα) εμφανίζεται στην κορυφή του φάσματος, διαθλασμένο το λιγότερο. Ακολούθησε λίγο μετά από πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, Indigo και Violet (ή ROY G. GIV, όπως κάποιοι θέλουν να πουν). Αυτά τα χρώματα, θα πρέπει να σημειωθεί, δεν εμφανίζονται ως απόλυτα διακριτά, αλλά συνδυάζονται στις άκρες. Μόνο μέσω του συνεχούς πειραματισμού και της μέτρησης οι επιστήμονες μπόρεσαν να προσδιορίσουν τα διαφορετικά χρώματα και τις συγκεκριμένες συχνότητες / μήκη κύματος τους.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με τη διασπορά του φωτός για το Space Magazine. Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με το τηλεσκόπιο διαθλάσεως και εδώ ένα άρθρο σχετικά με το ορατό φως.
Εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη διασπορά του φωτός, δείτε αυτά τα άρθρα:
διασπορά του Φωτός από Πρίσματα
Ε & Α: Διασπορά του Φωτός
Καταγράψαμε επίσης ένα επεισόδιο του Astronomy Cast σχετικά με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Ακούστε εδώ, επεισόδιο 88: Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Πηγές:
http://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index
http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_%28optics%29
http://www.physicsclassroom.com/class/refrn/u14l4a.cfm
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=415.0
http://www.school-for-champions.com/science/light_dispersion.htm
