Πειραματική δραστηριότητα «Ένα ουράνιο τόξο στο ταβάνι»: Μέσα σε λεκάνη με λίγο νερό τοποθετήστε πλάγια ένα καθρεφτάκι, εν μέρει βυθισμένο. Τοποθετήστε τη λεκάνη ώστε ο ήλιος να φωτίζει τον καθρέφτη. Δίνοντας κατάλληλη κλίση, θα δείτε στο ταβάνι το φάσμα του ηλιακού φωτός. Εξηγήστε το φαινόμενο.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το ηλιακό φως (λευκό, μείγμα όλων των χρωμάτων) διαθλάται καθώς εισέρχεται στο νερό, όπου ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται από το μήκος κύματος (διασκεδασμός) — κάθε χρώμα διαθλάται σε ελαφρώς διαφορετική γωνία. Μετά την ανάκλαση στον βυθισμένο καθρέφτη και την έξοδο ξανά από το νερό στον αέρα, οι διαφορετικές γωνίες εκτροπής των χρωμάτων γίνονται αντιληπτές ως διαχωρισμένο φάσμα στο ταβάνι.

Λύση:

Το λευκό ηλιακό φως εισέρχεται στο νερό της λεκάνης και διαθλάται· επειδή ο δείκτης διάθλασης του νερού εξαρτάται από το μήκος κύματος (διασκεδασμός), κάθε χρωματική συνιστώσα διαθλάται με ελαφρώς διαφορετική γωνία (το ιώδες περισσότερο, το ερυθρό λιγότερο).
Το φως ανακλάται στον βυθισμένο καθρέφτη και εξέρχεται ξανά από την επιφάνεια του νερού προς τον αέρα, υφιστάμενο άλλη μία διάθλαση που ενισχύει περαιτέρω τον διαχωρισμό των χρωμάτων.
Το αποτέλεσμα είναι μια δέσμη στην οποία τα διαφορετικά χρώματα εξέρχονται σε ελαφρώς διαφορετικές διευθύνσεις — όταν αυτή προσπίπτει στο ταβάνι, εμφανίζεται ως αναλυμένο φάσμα (τα χρώματα του ουράνιου τόξου), ακριβώς όπως στη διάθλαση μέσα από πρίσμα.

Απάντηση: Το νερό της λεκάνης λειτουργεί σαν πρίσμα: λόγω διασκεδασμού (εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από το μήκος κύματος), κάθε χρωματική συνιστώσα του λευκού ηλιακού φωτός διαθλάται σε διαφορετική γωνία καθώς μπαίνει και βγαίνει από το νερό, με αποτέλεσμα να αναλύεται στο φάσμα του στο ταβάνι.

Άσκηση 2.26 (σελ. 79)

Δέσμη λευκού φωτός εκτρέπεται από ένα πρίσμα. Ποιο χρώμα εκτρέπεται περισσότερο, το κόκκινο ή το μπλε;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Από τη θεωρία του διασκεδασμού: ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού είναι, συνήθως, μεγαλύτερος για μικρότερα μήκη κύματος (προς το ιώδες/μπλε) και μικρότερος για μεγαλύτερα μήκη κύματος (προς το ερυθρό). Μεγαλύτερος δείκτης διάθλασης σημαίνει μεγαλύτερη γωνία εκτροπής στο πρίσμα.

Λύση:

Το μπλε φως έχει μικρότερο μήκος κύματος από το κόκκινο.
Λόγω διασκεδασμού, ο δείκτης διάθλασης του πρίσματος είναι μεγαλύτερος για το μπλε (μικρότερο λ) απ' ό,τι για το κόκκινο (μεγαλύτερο λ).
Μεγαλύτερος δείκτης διάθλασης συνεπάγεται μεγαλύτερη γωνία εκτροπής δ στο πρίσμα.

Απάντηση: Το μπλε φως εκτρέπεται περισσότερο από το κόκκινο (αφού έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης στο υλικό του πρίσματος).

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο