Dispersão de prisma - Simulador interativo de dispersão de luz

Explore como a luz branca se separa em cores de arco-íris através de um prisma. Simulação física interativa com a lei de Snell e a equação de Cauchy.

Entendendo a dispersão do prisma

A dispersão é o fenômeno pelo qual a luz branca se separa em suas cores constituintes ao passar através de um prisma. Isso ocorre porque diferentes comprimentos de onda de luz viajam em velocidades diferentes no material do prisma, fazendo com que se refratem em ângulos diferentes.

Leis físicas e fórmulas

Lei de Snell

n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)

Descreve como a luz se dobra ao passar entre meios com diferentes índices de refração.

Equação de dispersão de Cauchy

n(λ) = A + B/λ²

O índice de refração depende do comprimento de onda, onde A e B são constantes específicas do material.

Ângulo de desvio

δ = i + e - A

O desvio total depende do ângulo de incidência (i), do ângulo de emergência (e) e do ângulo do ápice do prisma (A).

Por que a dispersão ocorre

  • Diferentes comprimentos de onda têm diferentes índices de refração
  • Comprimentos de onda mais curtos (azul/violeta) são mais refratados do que comprimentos de onda mais longos (vermelho)
  • O índice de refração geralmente diminui à medida que o comprimento de onda aumenta
  • Essa dependência do comprimento de onda é chamada de "dispersão normal"

Aplicações

  • Espectroscopia: Análise da composição da luz de estrelas e materiais
  • Arcos-íris: Dispersão natural em gotas de água
  • Instrumentos ópticos: Câmeras, telescópios e binóculos
  • Binóculos de prisma e periscópios: Endireitamento de imagem e brilho

Contexto histórico

Em 1666, Isaac Newton demonstrou que a luz branca do sol é composta por todas as cores do espectro visível. Seus experimentos com prismas revolucionaram nossa compreensão da luz e da cor, lançando as bases da óptica moderna.

O espectro visível

Vermelho ~700nm, maior comprimento de onda visível
Laranja ~620nm
Amarelo ~580nm
Verde ~530nm
Ciano ~490nm
Azul ~470nm
Violeta ~400nm, menor comprimento de onda visível