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 ۴۰ تا ۴۲ درجه می باشد ( برای نور قرمز ۴۲ 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 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.

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 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.

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.

این مقاله توسط مصطفی کبیری مدیریت فیزیکفا تهیه شده است.