علت انحنای رنگین کمان

علت انحنای رنگین کمان چیست ؟

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.

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 :

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.

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 40 تا 42 درجه می باشد ( برای نور قرمز 42 درجه می باشد). که همین زاویه علت انحنای رنگین کمان است.

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 42 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.

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.

رنگین کمان دوم :

گاهی اوقات ممکن است دو رنگين كمان ببينيد. اولين يا اصلي ترين كمان در زاوية 40 تا 42 درجه، با نور قرمز در بيرون و نور بنفش در داخل به طور واضح ديده مي شود. كماان دوم هميشه كم رنگ تر بوده و بواسطة بازتاب دوم با رنگهاي معكوس (بنفش در بيرون و قرمز در درون) در زاويه 52 تا 54 درجه تشكيل مي شود.

اسحاق نيوتن يك معادله رياضي بر حسب اندازه زاوية رنگين كمانها بعد از بازتاب N اُمِ داخل قطره بدست آورد. او معتقد بود كه در بازتاب سوم نور كافي وجود ندارد كه در واقع شخص آنرا ببيند، از اينرو هرگز مسئله را براي N=3 حل نكرد. ادموند هالي، بعد از نامگذاري ستارة دنباله دار هالي، محاسبات را بر دوش گرفت و كشف كرد كه سومين رنگين كمان در زاوية 42.5 درجه تشكيل مي شود، و شگفت زده شد. اين رنگين كمان نبايستي در مقابل خورشيد تشكيل شود بلكه دور تا دور خورشيد تشكيل مي شود! دو هزار سال بود كه بشر به اشتباه در طرف ديگر آسمان در جستجوي اين كمان بود. روشنایی رنگین کمان سوم 24 درصد رنگین کمان اصلی و روشنایی رنگین کمان چهارم 15 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.

این مقاله توسط مصطفی کبیری مدیریت فیزیکفا تهیه شده است.