Věda a technika v pozadí
Duhová setkání
Teorie
Mezi základní charakteristiky každého vlnění patří frekvence f, vlnová délka λ a rychlost šíření v daném prostředí v. Pojem vlnová délka světla zavedl v roce 1768 Leonhard Euler. Základní vztah mezi nimi je
Frekvence vlnění se při průchodu různými látkami nemění. Toto však neplatí pro vlnovou délku a rychlost, ty se mění. Mnoha pokusy bylo zjištěno, že světlo se v látkách šíří rychlostí menší než ve vakuu (od roku 1974 se pro rychlost světla ve vakuu uvádí hodnota 2,99792458 · 108 m/s). Pomocí velikosti rychlosti světla v látce určujeme veličinu, kterou nazýváme index lomu látky a značíme ji n. Je–li c rychlost světla ve vakuu a v rychlost světla v látce, definujeme index lomu látky vztahem
Index lomu látky udává, kolikrát je rychlost světla v látce menší než rychlost světla ve vakuu. Index lomu je kladné číslo větší než jedna a nemá jednotku. Pro některé látky je hodnota indexu lomu udána v tabulce.
| Látka | Index lomu | Látka | Index lomu |
|---|---|---|---|
| vakuum | 1 | led | 1,31 |
| voda | 1,33 | olej | 1,47 - 1,50 |
| sklo | 1,52 | diamant | 2,42 |
| aceton | 1,36 | ethylalkohol | 1,36 |
| safír | 1,77 | tavený křemen | 1,46 |
| chlorid sodný | 1,54 | roztok cukru (30 %) | 1,38 |
| flintové sklo | 1,65 - 1,89 | roztok cukru (80 %) | 1,49 |
Při dopadu světla na hranol dochází k jeho lomu. Úhel lomu závisí na indexu lomu daného prostředí. Protože index lomu vykazuje tzv. disperzi (pro každou vlnovou délku má jinou hodnotu), kterou objevil v roce 1829 Augustin Cauchy, dochází k lomu každé vlnové délky světla pod jiným úhlem a ke vzniku spektra.
Ve spektru rozlišujeme sedm jednoduchých barev, jejichž pořadí je vždy stejné. V pořadí od nejmenší frekvence k největší jsou to barvy: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigová, fialová. O jednoduchých barvách mluvíme proto, že se jednobarevná světla dalším lomem již nerozkládají. Pojmem bílé světlo označujeme světlo složené ze světel jednoduchých barev. Tato světla jsou v něm obsažena ve zcela určitém poměru. Přestože ve slunečním světle chybí některé velmi úzké intervaly frekvencí, je i sluneční světlo světlem bílým. Světelný zdroj, který vyzařuje světlo o určité frekvenci/vlnové délce označujeme jako monofrekvenční – monochromatické světlo. Toto světlo nelze prakticky realizovat. Vytvořit můžeme světlo v úzkém intervalu vlnových délek – tzv. kvazimonochromatické světlo, příkladem je sodíková výbojka, jejíž světlo je žluté.
Spektrum světla.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Světlo rozkládají na barevné spektrum i kapky vody. Pokud stojíme zády ke Slunci, které ozařuje pozadí deště, vodotrysku nebo vodopádu, můžeme pozorovat duhu.
Tvar a zabarvení duhy závisí na velikosti vodních kapek. Při dostatečně velkých kapkách vzniká hlavní duhový oblouk. Menší kapky (průměr 0,5 – 2 mm) způsobují vznik dalšího modrého a fialového pásu. Ještě menší kapky způsobují vznik podružných duh, které jsou od hlavní odděleny a jsou málo zřetelné. Kapky o průměru 0,05 mm dávají vzniknout bílé duze.
Zdroj: www.freedigitalphotos.net. Free picture.
