Guarda in su nel cielo piovoso! Cosa vedi? Bene, se è appena piovuto e il sole splende ancora una volta, è probabile che tu veda un arcobaleno. Sempre uno spettacolo incantevole non è vero? Ma perché dopo un temporale, l'aria sembra catturare la luce nel modo giusto per produrre questo magnifico fenomeno naturale? Proprio come le stelle, le galassie e il volo di un calabrone, una fisica complicata è alla base di questo meraviglioso atto della natura. Per cominciare, questo effetto, in cui la luce viene spezzata nello spettro visibile dei colori, è noto come dispersione della luce. Un altro nome per questo è l'effetto prismatico, poiché l'effetto è lo stesso di se si guardasse la luce attraverso un prisma.
Per dirla semplicemente, la luce viene trasmessa su diverse frequenze o lunghezze d'onda. Ciò che conosciamo come "colore" sono in realtà le lunghezze d'onda visibili della luce, che viaggiano tutte a velocità diverse attraverso media diversi. In altre parole, la luce si muove a velocità diverse attraverso il vuoto dello spazio rispetto a quanto avviene attraverso l'aria, l'acqua, il vetro o il cristallo. E quando viene a contatto con un mezzo diverso, le diverse lunghezze d'onda del colore vengono rifratte con angolazioni diverse. Le frequenze che viaggiano più velocemente vengono rifratte ad un angolo inferiore mentre quelle che viaggiano più lentamente vengono rifratte ad un angolo più nitido. In altre parole, si disperdono in base alla loro frequenza e lunghezza d'onda, nonché all'indice di rifrazione dei materiali (ovvero quanto bruscamente rifrange la luce).
L'effetto complessivo di questo - diverse frequenze di luce che vengono rifratte ad angoli diversi mentre attraversano un mezzo - è che appaiono come uno spettro di colori ad occhio nudo. Nel caso dell'arcobaleno, ciò si verifica a causa della luce che passa attraverso l'aria che è satura di acqua. La luce solare viene spesso definita "luce bianca" poiché è una combinazione di tutti i colori visibili. Tuttavia, quando la luce colpisce le molecole d'acqua, che hanno un indice di rifrazione più forte dell'aria, si disperde nello spettro visibile, creando così l'illusione di un arco colorato nel cielo.
Consideriamo ora un riquadro della finestra e un prisma. Quando la luce passa attraverso il vetro che ha lati paralleli, la luce tornerà nella stessa direzione in cui è entrata nel materiale. Ma se il materiale ha la forma di un prisma, gli angoli di ciascun colore saranno esagerati e i colori saranno visualizzati come uno spettro di luce. Il rosso, poiché ha la lunghezza d'onda più lunga (700 nanometri) appare nella parte superiore dello spettro, essendo il meno rifratto. È seguito poco dopo da Orange, Yellow, Green, Blue, Indigo e Violet (o ROY G. GIV, come alcuni vogliono dire). Questi colori, va notato, non appaiono come perfettamente distinti, ma si fondono ai bordi. È solo attraverso la sperimentazione e la misurazione in corso che gli scienziati sono stati in grado di determinare i colori distinti e le loro particolari frequenze / lunghezze d'onda.
Abbiamo scritto molti articoli sulla dispersione della luce per Space Magazine. Ecco un articolo sul telescopio rifrattore e qui un articolo sulla luce visibile.
Se desideri maggiori informazioni sulla dispersione della luce, consulta questi articoli:
dispersione della luce da parte dei prismi
Domande e risposte: dispersione della luce
Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast tutto sul telescopio spaziale Hubble. Ascolta qui, Episodio 88: The Hubble Space Telescope.
fonti:
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
