Qu’arrive-t-il à une lumière blanche lorsqu’elle traverse un prisme et pourquoi ?

La lumière visible, comme la lumière du soleil, ou la lumière d’une ampoule ou d’une torche, est appelée « lumière blanche », même si elle n’est pas réellement blanche. Un prisme est une pièce de verre triangulaire solide qui ressemble à un toit en pente transparent. Lorsque la lumière blanche touche un prisme, des choses étranges se produisent.

Réfraction

La lumière se plie lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre. Ceci est dû à la densité différente des deux substances. Vous pouvez voir cet effet si vous plongez votre bras dans un ruisseau. Votre bras semblera se plier anormalement à l’endroit où il passe dans l’eau. Il s’agit d’une illusion d’optique causée par la « réfraction », qui est la flexion de la lumière. Lorsque la lumière passe de l’air au verre et revient à travers un prisme, elle se plie deux fois.

Surfaces

Les côtés inclinés du prisme font que la lumière qui y pénètre se plie plus rapidement qu’elle ne le ferait si elle traversait un morceau de verre perpendiculaire. Ceci accentue les effets de la réfraction et provoque un autre processus, appelé dispersion.

Dispersion

La lumière blanche est en fait composée de sept couleurs différentes, appelées « spectre ». A l’état naturel, liées entre elles, les couleurs s’annulent l’une l’autre. Cependant, le processus de dispersion, causé par les angles du prisme, divise ces couleurs de composants, ce qui entraîne la projection d’un arc-en-ciel de l’autre côté du prisme.

Cause

Les différentes couleurs ont des longueurs d’onde différentes et se déplacent donc à des vitesses différentes. Les couleurs avec des longueurs d’onde plus courtes ont une fréquence plus élevée et ces couleurs voyagent plus lentement à travers le prisme. Dans le spectre, la lumière violette a la fréquence la plus élevée, et c’est donc ce qui est plié le plus pour dévier du chemin original de la lumière blanche. La lumière rouge a la fréquence la plus basse et c’est celle qui se plie le moins. Chacune des sept couleurs a une fréquence légèrement différente et donc un angle de déviation légèrement différent. Il s’ensuit que toutes les couleurs se déploient en éventail lorsqu’elles sortent. L’ordre de fréquence des sept couleurs du spectre, du plus bas au plus haut est : rouge, orange, jaune, vert, bleu, bleu, indigo, violet.

Nature

Une occurrence naturelle très connue illustre l’expérience de laboratoire avec la lumière blanche et le prisme de verre. L’ordre de fréquence des sept couleurs du spectre devrait vous donner une idée de ce qu’est ce phénomène. Les écoliers apprennent à se souvenir des couleurs de l’arc-en-ciel avec le mnémonique « Richard d’York a donné la bataille en vain ». Réduire cette phrase à ses initiales pour obtenir R O Y G B B I V. Ce sont les sept couleurs du spectre dans l’ordre exact où elles apparaissent dans l’expérience du prisme : rouge, orange, jaune, vert, vert, bleu, indigo et violet. Les arcs-en-ciel apparaissent lorsque le soleil brille un jour de pluie. Tout comme le prisme de verre, les gouttes de pluie contiennent une densité (eau) différente de celle de l’air autour d’eux et leurs côtés sont inclinés. La lumière du soleil se réfracte à travers les gouttes de pluie et crée l’arc-en-ciel. C’est ce phénomène naturel que l’expérience de laboratoire recrée.