رنگين کمان پديده زيبايي است که در روز هاي آفتابي پس از بارش باران، در آسمان ديده مي شود و اغلب به صورت نيم دايره اي از رنگ هاي مختلف طيف نور سفيد، مشاهده مي شود. قبل از اينکه به علت انحناي رنگين کمان پي ببريم، بايد ابتدا بدانيم رنگين کمان چگونه ايجاد مي شود.
تولد يک رنگين کمان :
نور سفيد پس از عبور از منشور به دليل اختلاف ضريب شکست منشور براي رنگ هاي مختلف (قرمز، نارنجي، زرد، سبز، آبي، نيلي، بنفش ) تجزيه مي شود.
تحت شرايط مناسب هر قطره کروي آب موجود در هوا همانند منشور عمل کرده و نور را تجزيه مي کند. نور پس از ورود به قطره بازتاب کلي مي کند و سپس در حين خارج شدن از قطره به رنگ هاي گفته شده در بالا تجزيه مي شود و به چشم هاي ما مي رسد. مانند شکل زير :
با توجه به شکل بالا، زماني که پشت به خورشيد ( به سمت مشرق ) ايستاده ايم، رنگ هاي تجزيه شده از بازتاب نور توسط قطره هاي باران به چشم ما مي رسد.
زاويه بين پرتو هاي خورشيد و راستاي پرتو هايي که به چشم ما مي رسد، با توجه به ضريب شکست قطره آب براي رنگ هاي مختلف از 40 تا 42 درجه مي باشد ( براي نور قرمز 42 درجه مي باشد). که همين زاويه علت انحناي رنگين کمان است.
اگر گستره وسيعي از قطرات باران، نور هاي تجزيه شده متشکل از هفت رنگ را به سمت چشم ما بفرستند، در نهايت مخروطي به زاويه نصف راس 42 درجه خواهيم داشت که با توجه به دايره اي بودن سطح مقطع مخروط، دايره اي متشکل از هفت رنگ خواهيم ديد. البته افق روي زمين موجب مي شود ما فقط نصف يا بخش کمتري از اين دايره را مشاهده کنيم.
اگر در هواپيما باشيم و شرايط موجود براي ايجاد رنگين کمان ( قطرات باران، نور خورشيد ) مهيا باشد، و پشت به خورشيد باشيم، مي توانيم رنگين کمان را به صورت يک دايره کامل ببينيم.
رنگين کمان دوم :
گاهي اوقات ممکن است دو رنگين کمان ببينيد. اولين يا اصلي ترين کمان در زاويه 40 تا 42 درجه، با نور قرمز در بيرون و نور بنفش در داخل به طور واضح ديده مي شود. کماان دوم هميشه کم رنگ تر بوده و بواسطه بازتاب دوم با رنگهاي مع (بنفش در بيرون و قرمز در درون) در زاويه 52 تا 54 درجه تشکيل مي شود.
اسحاق نيوتن يک معادله رياضي بر حسب اندازه زاويه رنگين کمانها بعد از بازتاب N اُمِ داخل قطره بدست آورد. او معتقد بود که در بازتاب سوم نور کافي وجود ندارد که در واقع شخص آنرا ببيند، از اينرو هرگز مسئله را براي N=3 حل نکرد. ادموند هالي، بعد از نامگذاري ستاره دنباله دار هالي، محاسبات را بر دوش گرفت و کشف کرد که سومين رنگين کمان در زاويه 42?5 درجه تشکيل مي شود، و شگفت زده شد. اين رنگين کمان نبايستي در مقابل خورشيد تشکيل شود بلکه دور تا دور خورشيد تشکيل مي شود! دو هزار سال بود که بشر به اشتباه در طرف ديگر آسمان در جستجوي اين کمان بود. روشنايي رنگين کمان سوم 24 درصد رنگين کمان اصلي و روشنايي رنگين کمان چهارم 15 درصد رنگين کمان اصلي است . براي همين مشاهده رنگين کمان هاي سوم و چهارم مشکل است.
با کليک بر روي عکس زير مي توانيد رنگين کمان هاي اصلي و دوم را پشت به خورشيد و رنگين کمان هاي سوم و چهارم را رو به خورشيد مشاهده کنيد.
اين مقاله توسط مصطفي کبيري مديريت فيزيکفا تهيه شده است.
پاد ماده مخالف ماده معمولي است.
در سال 1928، پاول ديراک، فيزيکدان انگليسي، معادله اي را نوشت که ترکيبي ازکوانتوم و نسبيت خاص براي توصيف رفتار يک الکترون در حال حرکت با سرعت نسبي است. معادله اي که در سال 1933 ديراک براي آن جايزه نوبل را دريافت کرد. اين معادله يک مسئله را ايجاد کرد: درست همانطور که معادله x 2 = 4 مي تواند دو جواب ممکن داشته باشد x = 2 يا x = −2 ، معادله ديراک نيز مي تواند دو جواب داشته باشد، يکي براي يک الکترون با انرژي مثبت و ديگري براي يک الکترون با انرژي منفي. اما فيزيک کلاسيک (و عقل سليم) اينگونه ادعا مي کند که انرژي يک ذره بايد هميشه يک عدد مثبت باشد.
ديراک اين معادله را اينگونه تعبير کرد که براي هر ذره يک ذره مربوط به آن وجود دارد، دقيقاً مشابه با ذره اما با بار مخاالف. به عنوان مثال، براي الکترون بايد “پاد الکترون” که آن را “پوزيترون” مي ناميم وجود داشته باشد. اين دو از هر لحاظ يکسان اما با بار مخالف هستند. فيزيکدان آمريکايي کارل اندرسون در سال 1932 پاد الکترون و يا پوزيترون را کشف کرد. اين تعبير بينش امکان وجود کهکشان ها و جهان هاي ساخته شده از پاد ماده (ضد ماده) را بوجود آورد.
پيش بيني ديراک نه تنها در مورد الکترون بلکه براي همه ترکيبات اساسي ماده (ذرات) صدق مي کند. هر نوع ذره بايد داراي يک نوع پاد ذره باشد. جرم هر پاد ذره با ذره يکسان است. اکثر ويژگي هاي دو ذره به هم نزديک هستند و در يک خصوصيت مانند بار الکتريکي، جهت چرخش و اسپين داراي علامت مخالف هستند. به عنوان مثال، يک پروتون داراي بار الکتريکي مثبت است، اما پاد ذره آن يک پادپروتون داراي بار الکتريکي منفي است.پاد ذره نوترون، پاد نوترون نام دارد که اسپين مخالف با نوترون دارد. وجود پاد ماده براي همه ذرات مادي در حال حاضر يک پديده به خوبي تأييد شده است.
هنگامي که ماده و پاد ماده در تماس باشند، آنها نابود مي شوند و در يک لحظه از بين مي روند. و اگر انرژي لازم وجود داشته باشد مي توانند در يک لحظه ايجاد شوند. بيگ بنگ بايد مقادير مساوي از ماده و پاد ماده ايجاد مي کرد، اما چرا ماده بيشتر از پاد ماده در جهان وجود دارد؟
پاد ذرات از برخورد شديد ذرات ديگر در شتاب دهنده‌ها به وجود مي آيند. اين ذرات در خارج از آزمايش هاي فيزيک جايي ندارد، هنگامي که ماده و پاد ماده را در شتاب دهنده به هم برخورد مي دهند با فوران انرژي ناپديد مي شود، به اين فرايند نابودي زوج گفته مي شود که باعث ار بين رفتن هر دو ذره مي شود و جاي آن ها را فوتون هاي بسيار پر انرژي الکترومغناطيسي مي گيرند. اما اينکه چرا تعداد ذرات از پاد ذرات بيشتر است، سوالي است که همچنان به پاسخ آن دست نيافته ايم و اين از زيبايي هاي علم فيزيک است. براي نزديک شدن به پاسخ اين سوال بايد به تفاوت هاي بين ذره و پاد ذره توجه کنيم.
مي دانيم که اگر پاد ماده توليد کنيم بلافاصله با ماده متناظر جفت شده و انرژي توليد مي کند. مي توان از اين انرژي براي سوخت فضاپيما استفاده کرد. اما توليد پاد ماده بسيار هزينه دارد. و دانشمندان در پي اين هستند که با کاهش هزينه بتوان ضد ماده توليد کرد.
درباره این سایت