13.6-Sunlight-White or Coloured

13.6-Sunlight-White or Coloured Important Formulae

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13.6 - Sunlight - White or Coloured
  • Sunlight appears white but is actually a mixture of different colours.
  • When sunlight passes through a prism, it splits into seven colours: violet, indigo, blue, green, yellow, orange, and red. This is called a spectrum.
  • The colours of sunlight can be represented as: $VIBGYOR$.
  • Each colour has a different wavelength, with red having the longest and violet the shortest.
  • The splitting of sunlight is known as dispersion.
  • Sunlight can appear coloured when passing through a medium like water droplets, e.g., in a rainbow.

13.6 - Sunlight - White or Coloured

Sunlight is a mixture of all the colours present in the visible spectrum. This mixture appears to be white to the human eye. However, when sunlight passes through a prism or droplets of water in the air, it splits into its constituent colours, forming a spectrum. This phenomenon is known as the dispersion of light.

Sunlight is made up of several colours, which can be seen when the light is passed through a glass prism. The different colours that make up sunlight are:

  • Red
  • Orange
  • Yellow
  • Green
  • Blue
  • Indigo
  • Violet

These colours can be remembered using the acronym "VIBGYOR" which stands for Violet, Indigo, Blue, Green, Yellow, Orange, and Red. Each of these colours has a different wavelength. The red light has the longest wavelength, while violet light has the shortest wavelength.

Dispersion of Light

Dispersion occurs when white light is passed through a medium like a glass prism. The different wavelengths of light bend by different amounts due to the difference in the refractive index for each colour. This bending causes the colours to spread out and form a spectrum. The sequence of colours formed is:

  • Violet (shortest wavelength)
  • Indigo
  • Blue
  • Green
  • Yellow
  • Orange
  • Red (longest wavelength)

In the atmosphere, the sunlight also undergoes scattering, which is why the sky appears blue during the day. The shorter wavelengths (blue and violet) scatter more, and this scattered blue light reaches our eyes from all directions.

Refraction and Dispersion of Light in a Prism

When light passes through a prism, it bends (refracts) at the two surfaces. The amount of bending depends on the wavelength of light. Shorter wavelengths (violet and blue) bend more, while longer wavelengths (red and orange) bend less. This results in the separation of light into its constituent colours.

The formula for the refraction of light is given by Snell's Law, which states that:

$n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$

Where:

  • $n_1$ = refractive index of the medium where the light is coming from
  • $n_2$ = refractive index of the medium the light is entering
  • $\theta_1$ = angle of incidence
  • $\theta_2$ = angle of refraction

This bending of light into a spectrum can be used to demonstrate that white light is a combination of multiple colours.

Rainbow Formation

A rainbow is a natural example of dispersion of sunlight. When sunlight passes through water droplets in the atmosphere, it refracts (bends) as it enters the droplet, reflects off the inside surface, and refracts again as it exits. This process causes the sunlight to spread out into its different colours, forming a rainbow. The seven colours seen in a rainbow are a result of the dispersion of sunlight in raindrops.

Key Points
  • Sunlight is a mixture of different colours.
  • When passed through a prism, sunlight forms a spectrum of colours (VIBGYOR).
  • The dispersion of light occurs due to the different wavelengths of light bending by different amounts.
  • Refraction and dispersion in a prism show that white light is composed of multiple colours.

13.6- Sunlight- White or Coloured

प्राकृतिक रूप से सूर्य की रोशनी को सफेद प्रकाश माना जाता है। सूर्य की रोशनी में विभिन्न रंगों का मिश्रण होता है। यह प्रकाश पृथ्वी तक पहुँचने से पहले वायुमंडल में प्रवेश करता है और विभिन्न रंगों में बंट जाता है। इस उपखंड में हम यह समझेंगे कि सूर्य की रोशनी सफेद होती है या रंगीन, और यह किस प्रकार से पृथ्वी पर रंगीन दिखती है।

जब सूर्य की रोशनी हमारे पास पहुँचती है, तो यह श्वेत (सफेद) दिखती है क्योंकि यह सभी रंगों का संयोजन होती है। यह रंगों का मिश्रण इंद्रधनुष की तरह दिखता है। हम इसे प्रकाश के वर्णक्रम के रूप में देख सकते हैं, जिसमें सात मुख्य रंग होते हैं: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, इंडिगो, और बैंगनी।

विभिन्न रंगों के प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (wavelength) अलग-अलग होती है। अधिकतम तरंगदैर्ध्य वाला रंग लाल होता है, जबकि सबसे कम तरंगदैर्ध्य वाला रंग बैंगनी होता है। सूर्य की रोशनी में सभी रंगों का समावेश होता है, लेकिन वायुमंडल में सूर्य की रोशनी के माध्यम से प्रकीर्णन (scattering) के कारण यह रंग पृथ्वी पर अलग-अलग तरीकों से दिखाई देते हैं।

जब सूर्य की रोशनी वायुमंडल में प्रवेश करती है, तो यह छोटे कणों और गैसों से टकराती है। वायुमंडल के कण और गैसें नीले रंग के प्रकाश को अधिक फैलाती हैं (scattering) क्योंकि इसका तरंगदैर्ध्य छोटा होता है। यही कारण है कि हमें आकाश नीला दिखाई देता है।

अगर सूर्य ऊँचाई पर होता है तो आकाश अधिक नीला दिखाई देता है क्योंकि सूर्य की रोशनी सीधी होती है और रंगों का प्रकीर्णन अधिक होता है। लेकिन जब सूर्य क्षितिज के नजदीक होता है, जैसे सूर्योदय या सूर्यास्त के समय, तो सूर्य की रोशनी अधिक दूरी तय करती है और अधिक रंगों का प्रकीर्णन होता है। इस कारण से सूर्य के आस-पास का आकाश लाल, नारंगी या पीले रंग का दिखाई देता है।

यहाँ पर हम इसे एक वैज्ञानिक रूप से समझ सकते हैं। जब सूर्य की रोशनी वायुमंडल में प्रवेश करती है, तो इसका प्रभाव वर्णक्रमीय प्रकीर्णन (spectral scattering) पर पड़ता है। यह प्रकीर्णन नीले और बैंगनी रंग के प्रकाश को अधिक फैलाता है। इस प्रक्रिया को रेली प्रकीर्णन (Rayleigh scattering) कहते हैं। इस कारण से दिन के समय हमें आकाश नीला दिखाई देता है।

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय, सूर्य का प्रकाश अधिक दूरी तय करता है, जिससे लाल और नारंगी रंग के प्रकाश की तरंगदैर्ध्य अधिक दूर तक पहुँचती है। इस कारण से सूर्य के पास आकाश में लाल या पीले रंग का प्रभाव दिखता है।

प्राकृतिक रूप से सूर्य की रोशनी सफेद होती है, लेकिन वायुमंडल के प्रभाव से यह विभिन्न रंगों में दिखाई देती है। इसका मतलब है कि सूर्य की रोशनी रंगीन नहीं, बल्कि सफेद होती है, लेकिन वातावरण में विभिन्न तत्वों के कारण हमें यह रंगीन दिखाई देती है।

इस प्रकार, सूर्य की रोशनी और आकाश के रंगों का अध्ययन यह दर्शाता है कि प्रकृति में प्रकाश की रंगीनता एक वैज्ञानिक प्रक्रिया है, जो प्रकाश के प्रकीर्णन और उसकी तरंगदैर्ध्य पर निर्भर करती है।