تحليل الضوء: مفهوم وآلية
يشير تحليل الضوء إلى عملية فصل الضوء الأبيض عند مروره عبر موشور زجاجي، مما يؤدي إلى ظهور ألوان الطيف السبعة، والتي تشمل: الأزرق، الأخضر، الأصفر، البرتقالي، الأحمر، البنفسجي، والنيلي.
الضوء الأبيض هو نوع من الضوء المرئي يتكون من مجموعة من الأشعة الكهرومغناطيسية ذات ترددات متباينة، حيث تتراوح هذه الترددات بين أقلها كأمواج الراديو وأعلىها كأشعة غاما. من المهم ملاحظة أن العلاقة بين التردد والطول الموجي هي علاقة عكسية، مما يعني أنه كلما زاد التردد، انخفض الطول الموجي، والعكس صحيح. يحدد الطول الموجي للضوء المرئي في نطاق يتراوح بين 400 إلى 700 نانومتر. تُعرف الأشعة ذات الطول الموجي الأطول بالأشعة تحت الحمراء، بينما تُسمى الأشعة ذات الطول الموجي الأقصر بالأشعة فوق البنفسجية. ويختلف سلوك الضوء عند مروره عبر المواد الشفافة اعتماداً على الطول الموجي.
آلية انكسار الضوء
عند عبور الضوء من وسط إلى آخر مختلف، يتعرض للانكسار، وتختلف درجة هذا الانكسار بناءً على الطول الموجي. يتكون الضوء الأبيض من مجموعة من الألوان التي تمتلك أطوالاً موجية مختلفة، مما يؤدي إلى انفصال كل لون بزاوية انكسار مميزة. حيث أن درجة الانكسار تتناسب عكسياً مع الطول الموجي، نجد أن اللون الأحمر، الذي يمتاز بأعلى طول موجي، هو الأقل انكسارًا، بينما اللون البنفسجي، الذي يمتلك أقل طول موجي، يعد الأكثر انكسارًا.
الأطوال الموجية لألوان الضوء الأبيض
يمكن تلخيص الأطوال الموجية للألوان المكونة للضوء الأبيض كما يلي:
- البنفسجي: 400 نانومتر.
- النيلي: 425 نانومتر.
- الأزرق: 470 نانومتر.
- الأخضر: 550 نانومتر.
- الأصفر: 600 نانومتر.
- البرتقالي: 630 نانومتر.
- الأحمر: 665 نانومتر.
كيفية تشكل قوس قزح
ينشأ قوس قزح نتيجة لعملية تحليل الضوء وانكساره داخل قطرات الماء الموجودة في الهواء. حيث يدخل ضوء الشمس الأبيض إلى القطيرات الكروية للماء، مما يؤدي إلى انكسار الألوان المختلفة بزوايا متباينة. بعد ذلك، تنعكس هذه الألوان في السطح الداخلي للقطرة ثم تنكسر مرة أخرى عند خروجها منها، وبالتالي يتم فصل الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له. يظهر اللون الأحمر في الجزء الخارجي بينما يظهر اللون البنفسجي في الداخل، مع تدرج الألوان الأخرى بينهما، مما ينتج عنه قوس قزح المذهل.