La lumière visible est faite d'un mélange de fréquences de lumière. Ce que nous voyons comme la lumière blanche comprend toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, du violet haute fréquence au rouge basse fréquence. Lorsque la lumière blanche est passée à travers un prisme en verre triangulaire, elle est séparée en un spectre de couleurs: rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Ce processus de séparation de la lumière blanche en couleurs est connu sous le nom de dispersion.

Lumière blanche

La lumière visible est une petite partie du spectre électromagnétique, qui va des ondes radio à basse fréquence à l'ultra haute fréquence rayons gamma. La lumière à haute fréquence a une longueur d'onde plus courte, et la lumière à basse fréquence a une longueur d'onde plus grande. La lumière visible varie dans la longueur d'onde de 400 à 700 nanomètres. Le rayonnement électromagnétique avec de plus grandes longueurs d'onde est connu comme infrarouge, que nous reconnaissons comme chaleur. Le rayonnement électromagnétique avec des longueurs d'onde plus courtes est ultraviolet, qui est le type de rayonnement qui cause les coups de soleil. La lumière se comportera différemment en traversant un matériau transparent, en fonction de sa longueur d'onde.

Densité optique

La densité optique est un terme qui décrit comment la lumière se comporte lorsqu'elle traverse un matériau transparent. Si quelque chose a une densité optique élevée, il a une plus grande capacité à ralentir l'éclairage lorsqu'il passe à travers. Comme la lumière frappe quelque chose de transparent, elle est absorbée par les atomes du matériau, puis libérée. Cela fait passer la lumière d'un atome à l'autre à travers le matériau. Cependant, le processus d'absorption et d'émission peut être légèrement plus rapide ou plus lent, en fonction de la longueur d'onde de la lumière. La lumière avec des longueurs d'onde plus courtes est plus ralentie que la lumière avec des longueurs d'onde plus longues.

Réfraction

Lorsque la lumière passe d'un matériau à un autre, elle se plie ou se réfracte. Cela arrive parce que les deux matériaux ont des densités optiques différentes. Par exemple, lorsque la lumière passe de l'air au verre, le verre a une plus grande densité optique que l'air. Cela fait que la lumière se courbe plus près de la normale, qui est une ligne imaginaire perpendiculaire à la surface. Lorsque la lumière atteint l'autre côté du verre et sort dans l'air, passant d'une plus grande densité optique à une densité moindre, la lumière s'éloigne de la normale.

Angle de réfraction

La lumière avec des longueurs d'onde plus courtes se plie davantage à mesure que les longueurs d'onde passent d'un matériau à l'autre. Ainsi, lorsque la lumière blanche entre d'un côté d'un prisme, les composants de la lumière violette sont les plus pliés, puis les indigo, puis les bleus, puis le vert, le jaune, l'orange et le rouge. Si le prisme était un morceau de verre plat, la lumière apparaîtrait sous la forme d'une lumière blanche à l'autre extrémité, car elle sortirait sous le même angle que la lumière, et la lumière reviendrait simplement à son angle d'origine. Cependant, comme un prisme est triangulaire, l'angle de sortie est différent de celui qu'il a entré. Lorsque la lumière sort du prisme, la lumière violette est encore plus courbée, comme les autres couleurs successivement. Le résultat est la dispersion de la lumière blanche dans son spectre complet.

Diffraction et réflexion

Un prisme entraîne une dispersion ordonnée de la lumière dans ses couleurs composantes. Cependant, la lumière peut également être dispersée de manière moins ordonnée. Les surfaces réfléchissantes irrégulières peuvent disperser la lumière dans les couleurs de ses composants en la réfléchissant sous différents angles. C'est le plus souvent vu sur les exosquelettes iridescents de certains insectes ou sur le côté brûlé d'un CD ou DVD. La diffraction, qui est la courbure des ondes lumineuses autour d'un bord, peut également disperser la lumière dans ses couleurs composantes. Cela se produit lorsque les ondes lumineuses pliées ou réfléchies interfèrent les unes avec les autres, ce qui est différent de la façon dont un prisme sépare réellement la lumière pure.