Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Διάθλαση στο τζάμι

Αν μία λεπτή μονοχρωματική δέσμη προσπέσει πλάγια σε διαφανή πλάκα με παράλληλες έδρες τόσο η θεωρητική πρόβλεψη - με βάση τη Γεωμετρία και τη Φυσική- όσο και η εργαστηριακή εμπειρία δείχνουν ότι μετά τις δύο διαθλάσεις θα διατηρηθεί παράλληλη προς την αρχική της διεύθυνση.

Είναι κάτι που συμβαίνει καθημερινά όταν το φως πέφτει στο τζάμι του παράθυρου. Δεν εκδηλώνεται εκτροπή.

Διάθλαση σε ΠΡΙΣΜΑ . Αν όμως οι δύο επίπεδες επιφάνειες δεν είναι παράλληλες τότε έχουμε ένα ΠΡΙΣΜΑ. Μι μια φωτεινή δέσμη ενός μόνο χρώματος θα υποστεί εκτροπή.

Εάν όμως το φως που πέφτει στο πρίσμα

είναι λευκό

όπως το φως του ήλιου

εμφανίζονται χρώματα.

Το φαινόμενο λέγεται ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

και παρατηρείται σε ένα διαμάντι,

σε μια σαπουνόφουσκα

αλλά και στο ουράνιο τόξο στον ουρανό

Σε ολόκληρη σχεδόν την καριέρα του ο Isaac Newton ενδιαφέρθηκε σοβαρά για το φως.  Στο κλασικό βιβλίο του Optics ( 1703)  σε γλώσσα αγγλική παρουσίασε μία από τις πρώτες συστηματικές μελέτες για το φως.

Όταν παρατήρησε το φαινόμενο ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

σκέφτηκε να το ερευνήσει και

διάλεξε για εργαστηριακή συσκευή

το γυάλινο ΠΡΙΣΜΑ.

Η έρευνα τον οδήγησε στο να διατυπώσει τέσσερεις ΙΔΕΕΣ.

Η πρώτη . Το λευκό φως είναι ΣΥΝΘΕΤΟ. Είναι ένα μίγμα ακτινοβολιών διαφόρων χρωμάτων – κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, γαλάζιο, ιώδες - που «συνταξιδεύουν» με την ίδια ταχύτητα και συνυπάρχουν.
Η δεύτερη. Ενώ στο κενό η ταχύτητα όλων των ακτινοβολιών είναι ίδια, σε οποιοδήποτε άλλο διαφανές μέσο, όπως το γυαλί, κάθε ακτινοβολία χρώμα έχει διαφορετική ταχύτητα. Τη μεγαλύτερη ταχύτητα στο γυαλί την έχει η κόκκινη

Η τρίτη Κατά τη διάθλαση το λευκό φως αναλύεται σε ακτινοβολίες – χρώματα.

Απορρέει από τις δύο προηγούμενες. Όταν το φως πέφτει στην επιφάνεια του γυαλιού κάθε ακτινοβολία διαθλάται με διαφορετικό τρόπο. Η κόκκινη ακτινοβολία που έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα στο γυαλί παρουσιάζει τη μεγαλύτερη γωνία διάθλασης. ημπ/ημδ = c₀/c

Όταν το λευκό φως πέφτει στην πρώτη επιφάνεια του πρίσματος αναλύεται και κάθε ακτινοβολία – κόκκινη, πορτοκαλί, κίτρινη, πράσινη, γαλάζια, ιώδης - ταξιδεύει μέσα στο γυαλί χωριστά από τις άλλες. Στη συνέχεια κάθε μια ακτινοβολία διαθλάται και εξέρχεται στον αέρα

Η τέταρτη ιδέα ήταν και μια απάντηση στο πανάρχαιο ερώτημα « πως δημιουργείται το ΧΡΩΜΑ κάθε πράγματος;» . Όταν το ηλιακό φως πέσει πάνω σε ένα αδιαφανές αντικείμενο, το αντικείμενο απορροφά επιλεκτικά ορισμένες μόνο από τις ακτινοβολίες που «συνταξιδεύουν» μέσα στο ηλιακό φως. Οι υπόλοιπες ανακλώνται και μεταφέρουν στο ανθρώπινο μάτι το μήνυμα για το είδος του χρώματος.

Όταν το ηλιακό φως πέφτει στην παπαρούνα, εκείνη απορροφά όλες τις ακτινοβολίες που συμμετέχουν στο ηλιακό φως εκτός από την κόκκινη. Οι ανακλώμενες ΚΟΚΚΙΝΕΣ μεταφέρουν στο μάτι μας το μήνυμα κι εμείς βλέπουμε την κόκκινη παπαρούνα.

Όταν όμως το ηλιακό φως πέφτει στο φύλλο της μουριάς, εκείνο απορροφά όλες τις ακτινοβολίες που «συνταξιδεύουν» μέσα στο ηλιακό φως εκτός από την πράσινη η οποία ανακλώμενη μεταφέρει στο μάτι μας το μήνυμα για πράσινο φύλλο.

Το αδιαφανές υλικό το οποίο δεν απορροφά καμία από τις ακτινοβολίες θεωρείται ΛΕΥΚΟ ενώ το υλικό το οποίο απορροφά όλες τις ακτινοβολίες θεωρείται ΜΑΥΡΟ.

Στο τέλος του 19^ου αιώνα ο Άγγλος φυσικός John Strutt , - μετέπειτα λόρδος Ρέιλι - πρόσφερε στους ανθρώπους την απάντηση στο πανάρχαιο ερώτημα ΓΙΑΤΙ Ο ΟΥΡΑΝΟΣ ΕΙΝΑΙ ΓΑΛΑΖΙΟΣ ;

Σύμφωνα με τη δική του απάντηση αυτό που συμβαίνει είναι το φαινόμενο ΣΚΕΔΑΣΜΟΣ (ΔΙΑΧΥΣΗ) του φωτός στα μόρια του αζώτου και του οξυγόνου του ατμοσφαιρικού αέρα. Η πρότασή του, η οποία αργότερα θα υιοθετηθεί και θα αναφέρεται ως ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Rayleigh, υποστηρίζει ότι «κατά την πρόσπτωση ακτινοβολίας σε συγκεκριμένο μόριο η ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας εξαρτάται από το χρώμα της ακτινοβολίας

Στο ηλιακό φως που «φθάνει» την ατμόσφαιρα συμμετέχουν όλες οι ακτινοβολίες αλλά το γαλάζιο σκεδάζεται δυόμιση περίπου φορές περισσότερο από το πράσινο και τέσσερεις έως πέντε φορές περισσότερο από το κόκκινο.

Το γαλάζιο χρώμα είναι η συνέπεια της πολύ εντονότερης διάχυσης την οποία υφίσταται η γαλάζια «συνιστώσα» του ηλιακού φωτός σε σχέση με τις υπόλοιπες

( ερυθρή, πορτοκαλί, κίτρινη, πράσινη ) που έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος.

Με τον ίδιο νόμο μπορεί κανείς να σώσει μια ερμηνεία και στο ερώτημα « γιατί αυτό το χρώμα στο ηλιοβασίλεμα; » .

Τόσο κατά την ανατολή του ηλίου όσο και κατά τη δύση

η διαδρομή του φωτός στην ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίστοιχη κατά το μεσημέρι. Τόσο μεγαλύτερη που οι γαλάζια συνιστώσες της ηλιακού φωτός με το συγκριτικά μικρότερο μήκος κύματος ( ιώδης, γαλάζια, πράσινη) «ξοδεύονται» βάφουν τον ουρανό γαλάζιο οπότε αυτό που φθάνει στα μάτια του παρατηρητή είναι το εξαιρετικό εκείνο πορτοκαλοκόκκινο.