کمان بودن رنگین کمان

چرا رنگین کمان به صورت « کمان » دیده می شود؟

شاید این مسئله برای دانش آموزان جذاب باشد که چرا رنگین کمان، به صورت کمان مشاهده می شود؟ در روزگاران قدیم، کسانی مثل قطب الدین شیرازی در این باره تحقیق کرده بودند، اما اولین کسی که به طور جدی به این مسئله پرداخت  رنه دکارت بود.

 دکارت با توجه به قوانین شکست همزمان ولی به طور جداگانه از اسنل ( بنیان گذار اصلی قوانین شکست و بازتاب ) به شرح رنگین کمان پرداخت و در سال 1637 نتایج خود را منتشر کرد .

همانطور که می دانید قطرات آب در حال سقوط، کروی شکل هستند، اگر شما با چگونگی شکل گیری رنگین کمان آشنا باشید، متوجه خواهید شد که باید به بررسی نحوه برهم کنش پرتو نور سفید با یک قطره شفاف بپردازیم.

رنگین كمان اصلی را مجموعه پرتوهایی كه در مرز قطر هوا، دوبار شكسته و یك بــار بـاز تـابیده انـد، مـی سـازند و چـون ضریب شكست آب برای رنگ های مختلف متفاوت است، نور سفید در ضمن این شكســت هـا بـه اجـزای رنـگ های اصلی تجزیـه می شود، دقت نمایید که نور خورشید پیوسته است و در تمــام نقـاط رو بـه نور، قطره با آن برخورد می كند كه شرایط بازتاب و شكســت در هر یك از این نقاط ، متفاوت است. پدیده تجزیه نور توسط منشور را حتما در زندگی روزمره و یا در آزمایشگاه فیزیک مشاهده کرده اید.

پرتو نور که در راستای یکی از قطرهای کره می تابد، بدون شکست از قطره آب عبور می کند و در طرف دیگر بازتابیده می شود.

در مقابل اگر پرتو نور مماس بر قطره به آن بتابد، می توانید ببینید كه هنگام ورود به بیشـترین مـیزان ممكـن مـی شـكند و پرتـو خروجی با پرتو خروجــی بـا پرتـو ورودی زاویـه حـدود 165 درجه می سازد، بررسی بیشتر نشان می دهد كه در بین این دو وضعیت حدی ، زاویه انحـراف زاویـه بیـن پرتـو خروجـی و ورودی از 180 درجه كاهش می یابد بــه مقـدار كمینـه 138 درجه می رسد و سپس دوباره تا 165 درجه بالا مــی رود، امـا چون در اطراف مقدار كمینه، تغیـیر زاویـه كـم اسـت، بخـش بزرگی از نور فـرودی ، در حـول و حـوش ایـن زاویـه(  138 درجه) از قطره خارج می شود.

به عبــارت دیـگر ، شـدت نـور خروجی در تمام زوایا یكسان نیست و بیشتر نـور رنگینـی كـه از قطره بیرون می رود، با جهت تابش خورشید، زاویه حــدود 138 درجه یا معادل آن 42 درجه می سازد. البته ایــن زاویـه، بستگی به رنگ پرتو دارد و بین 40 تا 42 درجه برای رنگ های قرمز تا بنفش متفاوت است. بنابراین می توان تصور كـرد كـه تنها در زوایای حــدود 42 درجـه ، پرتوهـای رنـگی بـه طـور مؤثر از قطره خارج می شوند.(شکل بالا)

حالا تصور شكل رنگین كمــان، كـار سـاده ای اسـت، فـرض كنید در بعد از ظــهر ، خورشـید در حـال تـابش و فضـا پـر از قطره های كروی آب است و شما هم پشت به خورشــید و رو به شرق ایستاده اید، در این وضعیت نور رنــگی كـه بـه چشـم شما می رسد، مجموعه نورهای خـارج شـده از تمـام قطراتـی است كه خط واصل چشم شما و آن ها با راستای نور خورشید، زاویه بین 40 و 42 درجه می سازد.

مكان هندسی این قطره ها مخروطی بــه رأس چشـم شماسـت كه نیم زاویه رأس آن حدود 42 درجه است. چیزی كه شما از رأس این مخروطی می بینید مقطع آن است، یعنی یك نوار دایره ای به پهنای زاویه ای بین 40 و 42 درجه كه رنگ های قرمز تا بنفش را در خــود جـای داده اسـت، البتـه سطح افق، این دایره را قطع می كند و چون قطـرات آب تنـها در هـوا حضـور دارنـد، شـما تنـها كمـانی از یـــك دایــره را می بینید. این كمان، وقتی پرتو خورشید موازی با افـق اسـت، یعنی هنگام غروب به بیشینه خــود مــی رسـد و بـه نیـم دایـره تبدیل می شود. البته در آســمان و مثـلاً از درون هـواپیمـا در شرایط مساعد می تـوان رنگیـن كمـان دایـره ای را هـم دیـد.

مسابقه وبلاگ برتر ماه

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه:

برچسب‌ها: