Tęcze pokazują, jak światło widzialne jest kombinacją wielu kolorów.
Credit: UCAR
Światło widzialne jest jednym ze sposobów przemieszczania się energii. Fale świetlne są wynikiem wibracji pól elektrycznych i magnetycznych, a zatem są formą promieniowania elektromagnetycznego (EM). Światło widzialne jest tylko jednym z wielu rodzajów promieniowania EM i zajmuje bardzo mały zakres całego spektrum elektromagnetycznego, ale ponieważ widzimy światło naszymi oczami, ma ono dla nas szczególne znaczenie.
Fale świetlne mają długość fali od około 400 do 700 nanometrów (4000 do 7000 angstremów). Nasze oczy postrzegają różne długości fal świetlnych jako odcienie kolorów tęczy. Światło czerwone ma stosunkowo długie fale, o długości około 700 nm. Światło niebieskie i fioletowe mają krótkie fale, około 400 nm. Krótsze fale wibrują z wyższymi częstotliwościami i mają wyższą energię. Światło czerwone ma częstotliwość około 430 teraherców, podczas gdy częstotliwość światła niebieskiego jest bliższa 750 terahercom. Czerwone fotony światła przenoszą około 1,8 elektronowolta (eV) energii, podczas gdy każdy niebieski foton przenosi około 3,1 eV.
Sąsiadami światła widzialnego w spektrum EM są promieniowanie podczerwone z jednej strony i promieniowanie ultrafioletowe z drugiej. Promieniowanie podczerwone ma dłuższe fale niż światło czerwone, a zatem oscyluje z niższą częstotliwością i niesie mniejszą energię. Promieniowanie ultrafioletowe ma krótsze fale niż światło niebieskie lub fioletowe, a zatem oscyluje szybciej i niesie więcej energii na foton niż światło widzialne.
Światło porusza się z prędkością 299 792 kilometrów na sekundę (około 186 282 mil na sekundę). Przy tej prędkości światło mogłoby okrążyć Ziemię ponad siedem razy w ciągu jednej sekundy! Mała litera „c” jest często używana do przedstawiania prędkości światła w równaniach, takich jak słynna zależność Einsteina między energią a materią: E = mc2. Wszystkie formy fal elektromagnetycznych, w tym promieniowanie rentgenowskie, fale radiowe i wszystkie inne częstotliwości w całym spektrum EM, również poruszają się z prędkością światła. Światło porusza się najszybciej w próżni, a nieco wolniej w materiałach takich jak woda czy szkło.
Gdy światło przechodzi z jednego materiału do innego o innej gęstości, zwykle się wygina lub zmienia kierunek. Różne kolory światła uginają się o nieco inne wartości. Kiedy światło niebieskie przechodzi z powietrza przez gęsty szklany pryzmat, na przykład, ugina się nieco bardziej niż światło czerwone. To właśnie dlatego pryzmat rozbija białe światło na tęczę różnych kolorów. Krople deszczu mogą stać się naturalnymi pryzmatami, powodując powstawanie tęczy, gdy przechodzi przez nie światło słoneczne.