علت انحنای رنگین کمان

علت انحنای رنگین کمان چیست ؟

ph d rainbow curve 00 علت انحنای رنگین کمان

رنگین کمان پدیده زیبایی است که در روز های آفتابی پس از بارش باران، در آسمان دیده می شود و اغلب به صورت نیم دایره ای از رنگ های مختلف طیف نور سفید، مشاهده می شود. قبل از اینکه به علت انحنای رنگین کمان پی ببریم، باید ابتدا بدانیم رنگین کمان چگونه ایجاد می شود.

تولد یک رنگین کمان :

نور سفید پس از عبور از منشور به دلیل اختلاف ضریب شکست منشور برای رنگ های مختلف (قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش ) تجزیه می شود.

ph d rainbow curve 01 علت انحنای رنگین کمان

تحت شرایط مناسب هر قطره کروی آب موجود در هوا همانند منشور عمل کرده و نور را تجزیه می کند. نور پس از ورود به قطره بازتاب کلی می کند و سپس در حین خارج شدن از قطره به رنگ های گفته شده در بالا تجزیه می شود و به چشم های ما می رسد. مانند شکل زیر :

ph d rainbow curve 02 علت انحنای رنگین کمان

با توجه به شکل بالا، زمانی که پشت به خورشید ( به سمت مشرق ) ایستاده ایم، رنگ های تجزیه شده از بازتاب نور توسط قطره های باران به چشم ما می رسد.

ph d rainbow curve 03 علت انحنای رنگین کمان

زاویه بین پرتو های خورشید و راستای پرتو هایی که به چشم ما می رسد، با توجه به ضریب شکست قطره آب برای رنگ های مختلف از ۴۰ تا ۴۲ درجه می باشد ( برای نور قرمز ۴۲ درجه می باشد). که همین زاویه علت انحنای رنگین کمان است.

ph d rainbow curve 04 علت انحنای رنگین کمان

اگر گستره وسیعی از قطرات باران، نور های تجزیه شده متشکل از هفت رنگ را به سمت چشم ما بفرستند، در نهایت مخروطی به زاویه نصف راس ۴۲ درجه خواهیم داشت که با توجه به دایره ای بودن سطح مقطع مخروط، دایره ای متشکل از هفت رنگ خواهیم دید. البته افق روی زمین موجب می شود ما فقط نصف یا بخش کمتری از این دایره را مشاهده کنیم.

ph d rainbow curve 05 علت انحنای رنگین کمان

اگر در هواپیما باشیم و شرایط موجود برای ایجاد رنگین کمان ( قطرات باران، نور خورشید ) مهیا باشد، و پشت به خورشید باشیم، می توانیم رنگین کمان را به صورت یک دایره کامل ببینیم.

ph d rainbow curve 06 علت انحنای رنگین کمان

رنگین کمان دوم :

گاهی اوقات ممکن است دو رنگین کمان ببینید. اولین یا اصلی ترین کمان در زاویه ۴۰ تا ۴۲ درجه، با نور قرمز در بیرون و نور بنفش در داخل به طور واضح دیده می شود. کماان دوم همیشه کم رنگ تر بوده و بواسطه بازتاب دوم با رنگهای معکوس (بنفش در بیرون و قرمز در درون) در زاویه ۵۲ تا ۵۴ درجه تشکیل می شود.

ph d rainbow curve 07 علت انحنای رنگین کمان

اسحاق نیوتن یک معادله ریاضی بر حسب اندازه زاویه رنگین کمانها بعد از بازتاب N اُمِ داخل قطره بدست آورد. او معتقد بود که در بازتاب سوم نور کافی وجود ندارد که در واقع شخص آنرا ببیند، از اینرو هرگز مسئله را برای N=3 حل نکرد. ادموند هالی، بعد از نامگذاری ستاره دنباله دار هالی، محاسبات را بر دوش گرفت و کشف کرد که سومین رنگین کمان در زاویه ۴۲٫۵ درجه تشکیل می شود، و شگفت زده شد. این رنگین کمان نبایستی در مقابل خورشید تشکیل شود بلکه دور تا دور خورشید تشکیل می شود! دو هزار سال بود که بشر به اشتباه در طرف دیگر آسمان در جستجوی این کمان بود. روشنایی رنگین کمان سوم ۲۴ درصد رنگین کمان اصلی و روشنایی رنگین کمان چهارم ۱۵ درصد رنگین کمان اصلی است . برای همین مشاهده رنگین کمان های سوم و چهارم مشکل است.

با کلیک بر روی عکس زیر می توانید رنگین کمان های اصلی و دوم را پشت به خورشید و رنگین کمان های سوم و چهارم را رو به خورشید مشاهده کنید.

ph d rainbow curve 08 300x97 علت انحنای رنگین کمان

این مقاله توسط مصطفی کبیری مدیریت فیزیکفا تهیه شده است.

منابع :

Why are Rainbows Always Curved or Arched?

http://www.atoptics.co.uk/rainbows/ord34.htm

 

 

درباره کبیری

کبیری
مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

این مطلب را هم ببینید

اثر امپمبا

اثر امپمبا چیست ؟ چرا آب داغ زودتر از آب سرد یخ می زند ؟ ...

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *