Rozszczepienie światła – optyka

Dzisiaj będzie coś z optyki czyli rozszczepieniu światła i o zjawisku tęczy.
Przypomnijmy na początek

prawo załamania światła

na granicy dwóch różnych ośrodków – na przykład strumień światła lecąc przez powietrze wnika w szkło albo wodę.

Teleskop orbitalny – prawo odbicia i załamania światła

W takim wypadku sinus kąta załamania jest proporcjonalny do prędkości (rozchodzenia się światła w danym ośrodku/materiale) i odwrotnie proporcjonalny do współczynnika załamania.

sinα / sin β = v1 / v2 = n2 / n1

gdzie:
α i β – kąty załamania światła
v1 i v2 – odpowiednie wartości prędkości rozchodzenia się światła w odpowiednich ośrodkach
n2 i n1 – współczynniki załamania światła

Współczynniki załamania zależą od rodzaju materiału i dodatkowo od długości fali świetlnej czyli od koloru światła. Zakres światła widzialnego obejmuje promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 400 nm (światło fioletowe) do 700 nm (światło czerwone).
W przypadku światła białego (złożenie wszystkich długości fali światła widzialnego) każdą z długości fali charakteryzuje inny współczynnik załamania, wobec tego różne są kąty załamania i dochodzi do zjawiska optycznego zwanego

ROZSZCZEPIENIEM

światła białego na światło monochromatyczne.
Na poniższym szkicu widzimy

kroplę wody

zawieszoną w powietrzu, na którą (pod odpowiednim kątem) pada białe światło Słońca i wnikając w te kroplę ulega załamaniu i przy okazji dochodzi do rozszczepienia.
rozszczepienie1 - Rozszczepienie światła - optyka
Kolejno strumień światła biegnąc wewnątrz kropli uderza w granicę woda-powietrze i odbija się od niej

(całkowite wewnętrzne odbicie – o tym opowiemy sobie innym razem) dalej lecąc wewnątrz kropli. Następnie pada na kolejną granicę woda-powietrze i załamuje się po przejściu przez tą granicę.
W rezultacie kąt ostry zawarty między strumieniem światła wpadającym na kroplę i strumieniem z niej wylatującym wynosi 42 stopnie. Ta dokładnie określona wartość wynika z relacji pomiędzy współczynnikami załamania na granicy powietrze-woda i woda-powietrze.
Odpowiednie położenie obserwatora w stosunku do oświetlanej kropli skutkuje obserwacją wszystkich kolorów światła od fioletu do czerwieni. Jeżeli kropli położonych odpowiednio względem obserwatora będzie dużo (mówiąc precyzyjnie bardzo dużo) to obserwator zaobserwuje tęczę. Jej łukowaty kształt wynika z położenia wzajemnego obserwator-krople wody.
Obserwujemy takie zjawisko na przykład gdy Słońce wyjdzie zza chmur chwilę po opadach deszczu. Tylko że ten deszcz pada teraz w innym miejscu (na przykład ściana deszczu przed nami a Słońce za nami).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *