Файл SagaScience - Химия и красота
Законите на Снел-Декарт 1, свързани със зависимостта на оптичния индекс от дължината на вълната 2, показват, че ъгълът на пречупване на границата между двете среди ще бъде различен за две различни дължини на вълните и че тези вълни ще бъдат ъглово разделени. Тогава изчисляването на разпределението на различните цветове в пространството зависи от законите на геометричната оптика.
Призмата
Когато светлинен лъч се пречупва в призма, отклонението D, т.е. ъгълът на възникващия лъч с падащия лъч, зависи както от геометричните условия (ъгъл на призма A, ъгъл на падане i), така и от индекса n на материала.
Следователно отклонението D следва законите за разлагане на светлината, споменати малко по-горе. Този феномен на ъглово разделяне на цветовете понякога се нарича иридесценция, по-специално когато описва промяната в цвета на обекта, когато човек модифицира ъгъла на наблюдение (но също така и за фиксиран ъгъл на наблюдение, когато ъгълът на падане на осветлението е разнообразна). По-късно ще видим, че други физически системи могат да предизвикат този вид ефект и че случаят с призмата не е много широко разпространен в природата и в изкуството.
Дъгата
Друг добре известен колоритен феномен и един от най-зрелищните, дъгата също намира своя произход в процес на пречупване на светлинни вълни във неадсорбираща среда, вода, коренно идентична с тази, която произвежда призматичните цветове, които току-що видяхме. Формално се различава от него по две точки: 1) Явлението се наблюдава при отражение, а не при предаване. 2) Пречупващият обект, капката вода, е приблизително сферична, с последствие, че два различни светлинни лъча обикновено не падат с еднаква честота на входния диоптър. Тези две точки правят изчисленията на отклонението на лъча доста сложни.
Ако разгледаме лъч, пристигащ хоризонтално върху капка вода, ъгълът му на падане варира от π/2 (90 °) в полюсите до 0 на екватора. За наблюдател на земята ще се виждат само лъчите, излизащи в долното полукълбо, а останалите се отразяват към небето 3 .
Отклонението е нула за лъч, пристигащ хоризонтално на екватора и преминава през максимум D M за ъгъл на падане i M, който зависи от водния индекс за въпросната дължина на вълната. За червен лъч (n = 1.334) отклонението е 42.2 °, докато в другия край на спектъра, във виолетовия (n = 1.343) е само 40.2 °. Под 40,2 ° всички цветове се наслагват в еднакво количество и вътрешността на дъгата ни изглежда бяла. Следователно целият цветен спектър се появява само под ъгъл от около 2 ° и чистотата на цветовете се влошава към вътрешността на дъгата, като само червеното е чисто.