Rainbows visar hur synligt ljus är en kombination av många färger.
Kredit: UCAR
Synligt ljus är ett av de sätt på vilka energi rör sig. Ljusvågor är resultatet av vibrationer av elektriska och magnetiska fält och är därmed en form av elektromagnetisk (EM) strålning. Synligt ljus är bara en av många typer av EM-strålning och upptar en mycket liten del av det totala elektromagnetiska spektrumet, men eftersom vi kan se ljus med våra ögon har det en särskild betydelse för oss.
Ljusvågor har våglängder mellan cirka 400 och 700 nanometer (4 000 till 7 000 angströmmar). Våra ögon uppfattar olika våglängder av ljus som regnbågens färgnyanser. Rött ljus har relativt långa vågor, cirka 700 nm långa. Blått och lila ljus har korta vågor, cirka 400 nm. Kortare vågor vibrerar med högre frekvenser och har högre energi. Rött ljus har en frekvens runt 430 terahertz, medan blått ljus har en frekvens närmare 750 terahertz. Röda ljusfotoner bär omkring 1,8 elektronvolt (eV) energi, medan varje blå foton överför omkring 3,1 eV.
Visibelt ljusets grannar på EM-spektrumet är infraröd strålning på den ena sidan och ultraviolett strålning på den andra. Infraröd strålning har längre vågor än rött ljus och oscillerar därför med lägre frekvens och bär mindre energi. Ultraviolett strålning har kortare vågor än blått eller violett ljus, och oscillerar därför snabbare och bär mer energi per foton än vad synligt ljus gör.
Ljus färdas med en hastighet av 299 792 kilometer per sekund (cirka 186 282 miles per sekund). Med denna hastighet kan ljuset cirkulera runt jorden mer än sju gånger på en sekund! Den lilla bokstaven ”c” används ofta för att representera ljusets hastighet i ekvationer, till exempel Einsteins berömda relation mellan energi och materia: E = mc2. Alla former av elektromagnetiska vågor, inklusive röntgenstrålar och radiovågor och alla andra frekvenser inom EM-spektrumet, färdas också med ljusets hastighet. Ljuset färdas snabbast i ett vakuum och något långsammare i material som vatten och glas.
När ljuset passerar från ett material till ett annat material med en annan densitet böjs det vanligtvis eller ändrar kurs. Olika färger av ljus böjs med något olika mycket. När blått ljus passerar från luft genom ett tätt glasprisma, till exempel, böjs det något mer än vad rött ljus gör. Det är därför ett prisma bryter upp vitt ljus i en regnbåge av olika färger. Regndroppar kan bli naturliga prismor och orsaka regnbågar när solljuset passerar igenom dem.