示意一束白光射進一塊橫截面為等邊三角形的三稜鏡時,被折射的情況。細心留意這現象會發現,原來其中亦揭示了一些光的性質。當白光通過三稜鏡後,它會擴展成一條由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等顏色漸變而成的光帶。這條彩色光帶稱為可見光譜 (visible spectrum)。這個示範讓我們知道,白光是由光譜上各種單色光 (monochromatic light) 混合而成。
甚麼是單色光呢?如上一節所述,光是一種電磁波,具有波長。換言之:
單色光:光線只具有一種波長或頻率。
例如波長為 0.65 微米的紅光,是其中一種單色光。試在調節波長大小,找出紅、綠、藍 3 種單色光的波長相對大小:
下表列出了一些單色光的波長的資料:
由這個表可以知道偏紅的光,波長較長,偏紫的光,波長較短。
反過來說,可見光譜()裏各種顏色不同的光線,只是波長不同的電磁波罷了。不過,可見光譜是人類肉眼可以看見的電磁波的部分。因此,在可見光譜波長範圍內的電磁波,稱為可見光 (visible light)。但要留意,電磁波這個「家族」裡還有很多其他成員的。
在剛才的示範(),白光經過稜鏡後會分散成為不同色光,這個現象稱為色散 (dispersion)。色散的原理是怎麼樣的?
從實驗中觀察到,原來不同的單色光在同一介質中(例如玻璃)的折射率是不同的。由於折射率為光在真空中之速度 \(c\) 與光在此介質中之速度 \(v\) 的比值:
\(\displaystyle{n=\frac{c}{v}}\)
這表明不同波長的光在同一介質中的傳播速率亦存在差異。
例如在,一束紅光與一束藍光以同一角度射進三稜鏡。因為藍光在玻璃中的折射率較紅光的大,所以,當這兩種單色光射入和射出玻璃時,藍光會較紅光偏折多些。如果改用白光射進的稜鏡,根據不同色光在光譜的排列(),可以預期紅、綠、紫 3 種單色光的折射幅度的相對大小:
換言之在,白光通過稜鏡後出現的彩色光帶,紅光位於最上端、紫光在最下端,中間依次是橙、黃、綠、藍、靛色。
有關單色光,這裡想再補充一點。實際上一般的光,例如太陽、電燈、甚至是火焰發出的光,並不是一種單色光,而是由多種不同波長的光波混合而成的。在自然界中,單色的光並不常見。即使是經常見到的紅光,或者其他顏色的光,其實只是由一個範圍的波長的光波所構成的,波長並不一致。至於有沒有單色光的例子呢?有的,激光 (laser) 是一種人工產生、接近理想的單色光(見),是由相同波長的光波所構成的。