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Schauen Sie in den regnerischen Himmel! Was siehst du? Nun, wenn es gerade geregnet hat und die Sonne wieder scheint, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Sie einen Regenbogen sehen. Immer ein schöner Anblick, nicht wahr? Aber warum scheint die Luft nach einem Regenschauer das Licht genau richtig einzufangen, um dieses großartige Naturphänomen hervorzubringen? Ähnlich wie Sterne, Galaxien und der Flug einer Hummel liegt diesem wunderschönen Naturakt eine komplizierte Physik zugrunde. Für den Anfang ist dieser Effekt, bei dem Licht in das sichtbare Farbspektrum zerlegt wird, als Lichtdispersion bekannt. 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 verschiedene Medien bewegen. Licht bewegt sich also mit einer anderen Geschwindigkeit durch das Vakuum des Weltraums als durch Luft, Wasser, Glas oder Kristall. Und wenn es mit einem anderen Medium in Kontakt kommt, werden die unterschiedlichen Farbwellenlängen in unterschiedlichen Winkeln gebrochen. Diejenigen Frequenzen, die sich schneller ausbreiten, werden in einem niedrigeren Winkel gebrochen, während diejenigen, die sich langsamer ausbreiten, in einem schärferen Winkel gebrochen werden. Mit anderen Worten, sie werden basierend auf ihrer Frequenz und Wellenlänge sowie dem Brechungsindex des Materials (dh wie stark es Licht bricht) dispergiert.
Der Gesamteffekt davon – unterschiedliche Frequenzen des Lichts werden in unterschiedlichen Winkeln gebrochen, wenn es durch ein Medium geht – ist, dass sie mit bloßem Auge als Farbspektrum erscheinen. Beim Regenbogen geschieht dies dadurch, dass Licht durch wassergesättigte Luft strömt. Sonnenlicht wird oft als „weißes Licht“ bezeichnet, da es eine Kombination aller sichtbaren Farben ist. Trifft das Licht jedoch auf die Wassermoleküle, die einen stärkeren Brechungsindex als Luft haben, zerstreut es sich in das sichtbare 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 werden 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 beachtet werden, dass diese Farben nicht vollkommen unterschiedlich erscheinen, sondern an den Rändern verschmelzen. Nur durch ständige Experimente und Messungen konnten die Wissenschaftler die unterschiedlichen Farben und ihre jeweiligen Frequenzen/Wellenlängen bestimmen.
Wir haben viele Artikel über Lichtstreuung für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über die Refraktor Teleskop , und hier ist ein Artikel über sichtbares Licht .
Weitere Informationen zur Lichtstreuung finden Sie in diesen Artikeln:
Lichtstreuung durch Prismen
Fragen und Antworten: Lichtstreuung
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast rund um das Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen. Hör zu, Folge 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
