چه کسی از دیدن رنگین کمان لذت نمی‌برد؟ آن هفت رنگ کمان مانند در این پدیده آنقدر زیبا هستند که بیننده را وادار کند که در تکاپو و شلوغی یک روز کاری بایستد و دقایقی را به نظاره رنگین کمان بنشیند و از زاویه‌های مختلف آن را در فریم عکس‌های خود قرار دهد. اما آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که قوس و قزح چگونه تشکیل می‌شود و چه چیزی آن را اینگونه رنگارنگ نشان می‌دهد؟ در این مطلب می‌خواهیم در مورد رنگین کمان و دلیل تشکیل آن صحبت کنیم. اگر شما نیز به نحوه ایجاد این پدیده طبیعی و جذاب علاقه‌مند هستید خواندن این مطلب را از دست ندهید.

رنگین کمان چیست ؟

رنگین کمان قوس رنگی است که در آسمان قابل مشاهده است و در اثر شکست و پراکندگی نور خورشید به دلیل باران یا قطرات آب دیگر در جو ایجاد می‌شود. به طور کلی گفته می شود رنگ‌های قوس و قزح قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش است.

پدیده رنگین کمان در اثر کدام ویژگی نور ایجاد می شود ؟

به دلیل دو پدیده شناخته شده و مهم فیزیکی رنگین کمان تشکیل می‌شود. این دو پدیده شامل شکست و پراکندگی نور هستند. برای آشنایی با شکست نور مطلب شکست نور — به زبان ساده را مطالعه کنید. در توضیح پراکندگی نور باید گفت پراکندگی پدیده‌ای است که در آن سرعت فاز یک موج به فرکانس آن بستگی دارند. در اپتیک و علم مربوط به نور یک پیامد مهم و آشنای پراکندگی تغییر در زاویه شکست رنگ‌های مختلف نور است، دقیقاً همانطور که در طیف تولید شده توسط منشور و انحراف رنگی عدسی‌ها مشاهده می‌شود.

رنگین کمان چگونه تشکیل می‌ شود؟

برای دانستن حقایق مربوط به وقوع رنگین کمان باید دانش اولیه‌ای در مورد نور داشته باشیم. نوری که می‌بینیم از هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش تشکیل شده است. هنگامی که نور حرکت می‌کند و از سطوحی مانند آب‌، شیشه و غیره که نسبتاً ضخیم‌تر از هوا هستند عبور می‌کند با سطح آن ها زاویه می‌سازد. در این حالت رنگ‌های مختلف با سرعت متفاوتی که عموماً کندتر سرعت‌شان در هوا است حرکت می‌کنند (قرمز سریع‌ترین و بنفش کمترین سرعت را دارد). در این موقعیت پدیده‌ای به نام شکست نور رخ می‌دهد. شکست نور منجر به تقسیم نور به رنگ‌های مختلف می‌شود که به این پدیده نیز پراکندگی نور می‌گویند.

در حقیقت قوس و قزح تنها پراکندگی نور در اثر شکست و انعکاس نور پراکنده به سمت ما است.

رنگین کمان

برای آشنایی بیشتر با مباحث اپتیک و نورشناسی، می‌توانید فیلم آموزش اپتیک (نورشناسی) را مشاهده کنید که توسط فرادرس ارائه شده، لینک این آموزش در ادامه آورده شده است.

رنگین کمان چه زمانی تشکیل می شود؟

رنگین کمان هنگامی تشکیل می‌شود که نوری که از خورشید می‌آید بعد از برخورد با قطره آب در سطح آن پراکنده شده و از سطح داخلی این قطره منعکس شود، این فرآیند در شکل زیر نمایش داده شده است.

در نتیجه نیاز به قطرات آب در جو برای تشکیل رنگین کمان باعث تشکیل رنگین کمان پس از باران با تابش خورشید می‌شود. یک رابطه کلی که برای تشکیل قوس و قزح می‌توان در نظر گرفت به صورت $$rain+sun=rainbow$$ است.

تشکیل رنگین کمان

شرایط دیدن رنگین کمان چیست؟

با توجه به توضیحاتی که ارائه شد می‌توان گفت زمانی می‌توانیم رنگین کمان را ببینیم که خورشید و ناظر در یک طرف باشند. بنابراین برای دیدن رنگین کمان خورشید باید پشت سر شما باشد. یعنی شما رنگین کمان و خورشید را در دو طرف مخالف از خود می‌بینید.

این موضوع بدین معنا است که یک قوس و قزح در صبح باید در جهت غرب و در عصر باید در شرق آسمان باشد.

رنگین کمان در زمین منشا خاصی ندارد و در حقیقت تنها یک پدیده نوری است. همچنین از آنجا که قوس و قزح به شکست نور در قطرات آب بستگی دارد و قطرات آب ساکن نیستند در هر لحظه می‌بینیم که رنگ‌ها از قطرات مختلف پراکنده می‌شوند.

به علاوه اگر دو ناظر یک رنگین کمان را مشاهده کنند آنها نور پراکنده شده را از قطرات مختلف آب می‌بینند و در نتیجه رنگین کمان‌های متفاوتی را مشاهده می‌کنند و به همین دلیل است که یک رنگین کمان و مکان آن کاملاً به ناظر وابسته است.

در صورت وجود انعکاس مضاعف در داخل سطح آب، یک قوس و قزح دوتایی دیده می‌شود. در این حالت شدت نور قوس و قزح دوم کمتر است و دارای الگوی رنگی معکوس است یعنی قرمز در پایین و بنفش در بالا قرار دارد.

اما چه چیزی رنگین کمان را شبیه کمان می‌کند؟

رنگین کمان تنها زمانی مشاهده می‌شود که نوری که در داخل قطره آب پخش می‌شود بتواند به عقب بازتاب یابد. نور تنها در صورتی منعکس می‌شود که نوری که به سطح داخلی قطره برخورد می‌کند زاویه‌ای بین صفر تا 42 درجه داشته باشد در غیر این صورت بازتاب صورت نمی‌گیرد.

از آنجا که 42 درجه نقطه بازگشت برای بازتاب نور است در زوایایی نزدیک به این زاویه تابش نور شدید است و به وضوح قابل مشاهده است.

بنابراین ما قادر به دیدن پرتوهای نوری هستیم که زوایایی نزدیک به ۴۲ درجه دارند و پرتوهای بازتابی را نزدیک به این زاویه مشاهده خواهیم کرد. اگر تمام مکان‌های قطره‌های آب که زاویه آنها برای مشاهده‌گر نزدیک به 42 درجه است در نظر گرفته شوند یک دایره فرضی تولید می‌شود.

تصویر یک رنگین کمان از داخل هواپیما
تصویر ۱: تصویر یک رنگین کمان از داخل هواپیما

با در نظر گرفتن ناظر و دایره قوس و قزح یک مخروط ساخته می‌شود، اما تنها نیمی از دایره در بالای افق قرار دارد و از این رو تنها ساختار نیم دایره‌ای شکل قوس و قزح را می‌بینیم. با این حال ذکر این نکته مهم است که بدانید یک قوس و قزح دایره‌ای کامل از داخل هواپیماها قابل مشاهده است.

معرفی فیلم آموزش اپتیک (نورشناسی) فرادرس

آموزش اپتیک

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش اپتیک (نورشناسی) کرده است. این مجموعه آموزشی از نه درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته فیزیک، مهندسی فوتونیک و شیمی فیزیک و افراد علاقه‌مند به مباحث نورشناسی مفید است. پیش‌نیاز این درس آموزش ریاضی عمومی ۱ و آموزش ریاضی عمومی ۲ است.

درس اول این مجموعه به انتشار نور و موج و درس دوم به انعکاس و شکست نور می‌پردازد. درس سوم به تشکیل تصویر در شکست نور و درس چهارم به شناخت وسایل نوری اختصاص دارد. در درس پنجم و ششم به ترتیب تداخل نوری و پراش نور را خواهید آموخت و در درس هفتم مفاهیم مربوط به نور قطبی بررسی می‌شود. درس هشتم این مجموعه به آموزش مفاهیم اتم و فوتون می‌پردازد و در نهایت درس نهم به مطالب پیشرفته اپتیک و نورشناسی اختصاص دارد.

جمع بندی

در این مطلب در مورد پدیده بسیار زیبای رنگین کمان صحبت کردیم و نشان دادیم که این پدیده در حقیقت بازی نور و شکست نور در فضای اطراف ما است. همچنین نشان دادیم برای تولید رنگین کمان به خورشید برای تابش نور و باران برای داشتن آب نیاز داریم. به علاوه در مورد دلیل ایجاد رنگین کمان به صورت یک کمان دایره‌ای نیز صحبت کردیم.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۱۹ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

«سارا داستان»، دکتری فیزیک نظری از دانشگاه گیلان دارد. او به فیزیک بسیار علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون فیزیک در مجله فرادرس می‌نویسد.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

برچسب‌ها

مشاهده بیشتر