Kijk omhoog in de regenachtige lucht! Wat zie je? Nou, als het net heeft geregend en de zon weer schijnt, is de kans groot dat je een regenboog ziet. Altijd een mooi gezicht, nietwaar? Maar hoe komt het dat na een regenbui de lucht het licht precies op de juiste manier lijkt te vangen om dit prachtige natuurlijke fenomeen te produceren? Net als sterren, sterrenstelsels en de vlucht van een hommel, ligt een aantal ingewikkelde natuurkunde ten grondslag aan deze prachtige natuuract. Om te beginnen staat dit effect, waarbij licht wordt opgedeeld in het zichtbare spectrum van kleuren, bekend als de dispersie van licht. Een andere naam daarvoor is het prismatisch effect, aangezien het effect hetzelfde is alsof men door een prisma naar licht kijkt.
Simpel gezegd, licht wordt op verschillende frequenties of golflengtes uitgezonden. Wat we 'kleur' noemen, zijn in werkelijkheid de zichtbare golflengten van licht, die allemaal met verschillende snelheden door verschillende media reizen. Met andere woorden, licht beweegt met een andere snelheid door het vacuüm van de ruimte dan door lucht, water, glas of kristal. En wanneer het in contact komt met een ander medium, worden de verschillende kleurgolflengten onder verschillende hoeken gebroken. De frequenties die sneller reizen, worden onder een lagere hoek gebroken, terwijl de frequenties die langzamer reizen, onder een scherpere hoek worden gebroken. Met andere woorden, ze zijn verspreid op basis van hun frequentie en golflengte, evenals de materialen van de brekingsindex (d.w.z. hoe scherp het licht refracteert).
Het algemene effect hiervan - verschillende lichtfrequenties die onder verschillende hoeken worden gebroken wanneer ze door een medium gaan - is dat ze met het blote oog als een kleurenspectrum verschijnen. In het geval van de regenboog gebeurt dit als gevolg van licht dat door lucht gaat die verzadigd is met water. Zonlicht wordt vaak "wit licht" genoemd omdat het een combinatie is van alle zichtbare kleuren. Wanneer het licht echter op de watermoleculen valt, die een sterkere brekingsindex hebben dan lucht, verspreidt het zich in het zichtbare spectrum en creëert zo de illusie van een gekleurde boog in de lucht.
Overweeg nu een ruit en een prisma. Wanneer licht door glas gaat dat parallelle zijden heeft, zal het licht terugkeren in dezelfde richting waarin het het materiaal binnenkwam. Maar als het materiaal de vorm heeft van een prisma, worden de hoeken voor elke kleur overdreven en worden de kleuren weergegeven als een spectrum van licht. Rood, aangezien het de langste golflengte heeft (700 nanometer), verschijnt het bovenaan het spectrum en wordt het het minst gebroken. Het wordt kort daarna gevolgd door Oranje, Geel, Groen, Blauw, Indigo en Violet (of ROY G. GIV, zoals sommigen graag zeggen). Opgemerkt moet worden dat deze kleuren niet perfect verschillend zijn, maar aan de randen overvloeien. Alleen door voortdurend te experimenteren en te meten, konden wetenschappers de verschillende kleuren en hun specifieke frequenties / golflengten bepalen.
Voor Space Magazine hebben we veel artikelen geschreven over de verspreiding van licht. Hier is een artikel over de refractortelescoop en hier is een artikel over zichtbaar licht.
Als je meer informatie wilt over de verspreiding van licht, bekijk dan deze artikelen:
verspreiding van licht door prisma's
V & A: Verspreiding van licht
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast opgenomen over de Hubble-ruimtetelescoop. Luister hier, aflevering 88: de Hubble-ruimtetelescoop.
Bronnen:
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
