Giulia ha una domanda:

Salve professore, sono una studentessa di quinta liceo scientifico. Vorrei porle una domanda sull'esperimento del prisma di Newton: come mai la luce dopo aver attraversato il prisma si scompone nei diversi raggi colorati? La ringrazio infinitamente.

Ecco la mia risposta:

Gli ingredienti teorici necessari per comprendere l'esperimento di Newton sono:

• la legge di Snell della rifrazione dei raggi luminosi;
• la dipendenza dell'indice di rifrazione dalla frequenza della luce.

Quando il raggio di luce solare incide dall'esterno sulla prima faccia del prisma viene rifratto, cioè deviato. La relazione fra l'angolo di incidenza α e l'angolo di rifrazione β è data dalla legge di Snell:
(1)     sin α = n sin β
dove n è l'indice di rifrazione del vetro di cui è fatto il prisma. Mentre il raggio solare bianco incidente forma con la normale alla faccia del prisma un angolo α, il raggio rifratto forma con essa un angolo β < α.
Ma il valore di n dipende in realtà dalla frequenza f della luce incidente, per cui anche l'angolo di rifrazione dipende da f. Dovremmo scrivere:
(1')     sin α = n(f) sin β(f)
e allora vediamo che le componenti della luce solare che presentano un indice di rifrazione maggiore (le componenti blu-violette) subiscono una deviazione maggiore delle componenti rosso-arancio, per le quali n(f) è minore. Ogni componente segue quindi una traiettoria lievemente diversa e le varie componenti si separano (dispersione della luce).

L'effetto è reso più significativo dalla forma del prisma, per la quale la seconda faccia, quella sulla quale i raggi incidono dall'interno, ha un'inclinazione diversa dalla prima. Ciò comporta che la separazione angolare fra le diverse componenti colorate aumenti ancora. Vale la pena disegnare la sezione del prisma e costruire i raggi incidenti, le normali e i raggi rifratti. Se questo aspetto più specifico della questione ti risulta ancora oscuro, sai dove trovarmi!