Откуда берется радуга? Разложение света

Разложение света (по научному: «дисперсия») — это еще одно из физических явлений оптики, наряду с преломлением. И, кстати, очень сильно зависит от преломления. Дисперсия экспериментально открыта Ньютоном в 1672 году, но суть явления была объяснена значительно позже.

Самый наглядный пример дисперсии — это разложение света в спектр при прохождении его через призму. Другой не менее наглядный пример — это радуга.

Сколько в радуге цветов?

На самом деле, на этот простой вопрос люди будут отвечать по-разному, в зависимости от страны, в которой он вырос. Для жителей России (и соседних стран) — ответ очевиден: семь. Для жителей Германии сам вопрос некорректен: в радуге они видят полный спектр, то есть, бесконечное количество цветов. Для жителей некоторых африканских стран цветов всего два: светлый и темный. Для англичан или американцев цветов шесть: те же, что и в нашей радуге, за исключением голубого.

Существует мнемоническое правило, которое поможет запомнить последовательность цветов в русской радуге: «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан». В этой фразе первая буква каждого слова соответствует цвету радуги.

Как это происходит

Как вы помните из статьи про преломление, быстрее всего в среде движется свет красного цвета, а медленнее — фиолетового (в вакууме скорость света одинакова, независимо от длины волны). Кроме того, физический смысл показателя преломления — это отношение скоростей света в вакууме к скорости в среде. Таким образом, свет в зависимости от длины волны преломляется по-разному. Чем ближе цвет света к красному, тем меньше он преломляется и отклоняется от прямолинейного движения, и наоборот — чем ближе к фиолетовому, тем сильнее преломление, что и образует разложение света в спектр.

Чем знаменит этот эффект?

  • Дисперсия света позволила впервые убедительно показать составную природу белого цвета.
  • Кроме уже перечисленной радуги, дисперсия вызывает «игру света» на гранях прозрачных предметов, в особенности, на гранях драгоценных камней.
  • Одно из не очень приятных последствий дисперсии — хроматические аберрации — эффект, возникающий в оптических системах, при котором белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений. Это приводит к снижению четкости изображения и появлению на нем цветных контуров, пятен и полос, которые в реальности отсутствуют у наблюдаемого предмета. Особенно заметен этот эффект может быть при использовании низкокачественной оптики в фото- и видео-технике.