تشکیل رنگین کمان

پرسش:

درود بر شما وقتتون بخیر و شادی باشه
چرا نوربا قطرات ابی که در اسمان است رنگین کمان تشکیل میده ولی با ابی که در لیوان هست نمیتونه رنگین کمان تشکیل بده؟

بحث:

رنگین کمان را همه دیده اند و از دیرباز بسیاری دانشمندان سعی کردند آن را توصیف و توجیه کنند. قطعا توصیف آن به سادگی که به نظر می اید نیست. روابط حاکم بر آن در کتاب‌ها و اینترنت در دسترس است. در اینجا فقط اشاره می کنم که وقتی آب به قطرات ریز تبدیل می شود نور تابیده به هر قطره مسیری را طی می کند که در نهایت می تواند بازتاب کرده و برگردد. در حین بازتاب، در داخل قطره آب، شکست نور اتفاق می افتد که طبعا با پاشندگی همراه است. هر طول موج در حین شکست نور مسیر متفاوتی طی می‌کند و نور برگشتی ایجاد طیف نور می کند. با توجه به زاویه تابش نور خورشید به قطرات کروی آب، نحوه بازتاب نور و ایجاد طیف محاسبه شده است که زاویه حدود 42 درجه طیف بازتاب می کند که مکان هندسی تمام این بازتاب‌های 42 درجه طبعا روی دایره است که ما بخشی از آن را می بینیم.

وقتی که آب در لیوان است و به صورت قطره قطره نیست، نور می تواند به آب برخورد کند، داخل آن دچار شکست شود و از طرف دیگر در زاویه مشخص طبق قانون اسنل خارج شود. در اینجا هم نور دچار پاشندگی می شود و طول موجهای مختلف جدا می شوند ولی زاویه جداسازی طول موج و یا همان پاشندگی که رنگ‌ها را جدا می کند در مسیر یک لیوان آب و در فاصله کم چندان زیاد نیست و برای مشاهده این جداسازی و ایجاد طیف باید کمی شرایط آزمایشگاهی طراحی شود. مثلا فاصله پرده مشاهده زیاد شود و نور جهتمند به آب بتابد.

در هر حال نوری که دچار شکست در آب یا مواد شفاف دیگر می شود حتما با پاشندگی نور و جدا شدن طول موج‌ها و رنگ‌ها می‌شود ولی برای مشاهده باید شرایط مناسب فراهم شود. زاویه پاشندگی نور در آب پارامتر مهمی است که در این مشاهدات اثر دارد.