Schau in den regnerischen Himmel! Was siehst du? Wenn es nur geregnet hat und die Sonne wieder scheint, sehen Sie wahrscheinlich einen Regenbogen. Immer ein schöner Anblick, oder? Aber warum scheint die Luft nach einem Regensturm das Licht genau richtig einzufangen, um dieses großartige Naturphänomen hervorzubringen? Ähnlich wie Sterne, Galaxien und der Flug einer Hummel liegt diesem schönen Naturakt eine komplizierte Physik zugrunde. Für den Anfang wird dieser Effekt, bei dem Licht in das sichtbare Farbspektrum aufgeteilt wird, als Lichtstreuung bezeichnet. Ein anderer Name dafür ist der prismatische Effekt, da der Effekt der gleiche ist, als würde man Licht durch ein Prisma betrachten.
Einfach ausgedrückt wird Licht auf mehreren verschiedenen Frequenzen oder Wellenlängen übertragen. Was wir als „Farbe“ kennen, sind in Wirklichkeit die sichtbaren Wellenlängen des Lichts, die sich alle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch unterschiedliche Medien bewegen. Mit anderen Worten, Licht bewegt sich durch das Vakuum des Weltraums mit einer anderen Geschwindigkeit als durch Luft, Wasser, Glas oder Kristall. Und wenn es mit einem anderen Medium in Kontakt kommt, werden die verschiedenen Farbwellenlängen unter verschiedenen Winkeln gebrochen. Diejenigen Frequenzen, die sich schneller bewegen, werden in einem niedrigeren Winkel gebrochen, während diejenigen, die sich langsamer bewegen, in einem schärferen Winkel gebrochen werden. Mit anderen Worten, sie werden basierend auf ihrer Frequenz und Wellenlänge sowie dem Materialindex der Brechung (d. H. Wie stark es Licht bricht) dispergiert.
Der Gesamteffekt davon - unterschiedliche Lichtfrequenzen werden beim Durchgang durch ein Medium in unterschiedlichen Winkeln gebrochen - besteht darin, dass sie mit bloßem Auge als Farbspektrum erscheinen. Im Fall des Regenbogens tritt dies als Ergebnis von Licht auf, das durch mit Wasser gesättigte Luft strömt. Sonnenlicht wird oft als „weißes Licht“ bezeichnet, da es eine Kombination aller sichtbaren Farben ist. Wenn das Licht jedoch auf die Wassermoleküle trifft, die einen stärkeren Brechungsindex als Luft haben, verteilt es sich im sichtbaren Spektrum und erzeugt so die Illusion eines farbigen Bogens am Himmel.
Betrachten Sie nun eine Fensterscheibe und ein Prisma. Wenn Licht durch Glas mit parallelen Seiten fällt, kehrt das Licht in die gleiche Richtung zurück, in die es in das Material eingetreten ist. Wenn das Material jedoch wie ein Prisma geformt ist, werden die Winkel für jede Farbe übertrieben und die Farben als Lichtspektrum angezeigt. Rot, da es die längste Wellenlänge (700 Nanometer) hat, erscheint am oberen Rand des Spektrums und wird am wenigsten gebrochen. Kurz darauf folgen Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett (oder ROY G. GIV, wie manche gerne sagen). Es sollte angemerkt werden, dass diese Farben nicht so perfekt voneinander abweichen, sondern sich an den Rändern vermischen. Nur durch laufende Experimente und Messungen konnten die Wissenschaftler die verschiedenen Farben und ihre jeweiligen Frequenzen / Wellenlängen bestimmen.
Wir haben viele Artikel über Lichtstreuung für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über das Refraktorteleskop und hier ein Artikel über sichtbares Licht.
Wenn Sie weitere Informationen zur Lichtstreuung wünschen, lesen Sie die folgenden Artikel:
Lichtstreuung durch Prismen
Q & A: Lichtstreuung
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast rund um das Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 88: Das Hubble-Weltraumteleskop.
Quellen:
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
