علت انحناي رنگين کمان

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.