ساخت رنگین کمان | چگونه رنگین کمان بسازیم؟ – به زبان ساده
احتمالا میدانید که نور اطراف ما که نور سفید نامیده میشود در واقع از تمام رنگهای رنگین کمان تشکیل شده است. در این نوشتار قصد داریم به شما آموزش دهیم تا چگونه این رنگ سفید را تجزیه کنید و رنگین کمان بسازید. در ابتدای این مطلب از مجله فرادرس میآموزیم دلیل شکستن رنگین کمان چیست و شکست نور چه مفهومی دارد. سپس روشهای مختلف ساخت رنگین کمان را میآموزیم. با مطالعه این مطلب تا انتها به شکلی کامل روش تشکیل رنگین کمان را میآموزید.
- میآموزید رنگین کمان چرا شکل میگیرد.
- میتوانید رنگهای رنگین کمان را به ترتیب یاد بگیرید.
- با مفهوم شکست امواج نور سفید و ارتباط آن با رنگهای رنگین کمان آشنا میشوید.
- روشهای مختلفی برای ساخت یک رنگین کمان در روز آفتابی را میآموزید.
- میتوانید با اشیایی مانند آینه، چراغ قوه، لیوان آب و کاغذ در خانه رنگین کمان بسازید.
- با روشهای پیشرفتهتر ساخت رنگین کمان آشنا میشوید.
روش ساخت رنگین کمان
رنگین کمان پدیدهای طبیعی است که در اثر شکست نور خورشید در قطرات آبی که در هوا وجود دارند و مانند منشور عمل میکنند صورت میگیرد. با درک روش تشکیل رنگین کمان و شکست نور، میتوان با روشهایی در خانه نیز نور را با وسایلی مانند شیشه و آب شکست و به رنگهای رنگین کمان تجزیه کرد. در این مطلب روشهای زیر را برای تشکیل رنگین کمان میآموزیم.
- استفاده از آینه و آفتاب
- بدون آفتاب
- استفاده از حباب و آفتاب
- روش آینه ای
- استفاده از شلنگ آب
- استفاده از چگالی آب (مصنوعی)
- استفاده از لیوان آب
- استفاده از منشور
چرا رنگین کمان شکل میگیرد؟
رنگین کمانها در آسمان در مقابل خورشید دیده میشوند و در اثر شکست (خم شدن نور) و پراکندگی (تقسیم) نور خورشید در قطرات باران یا غبار ایجاد میشوند. نور خورشید که به باران یا غبار برخورد میکند به رنگهای تشکیل دهنده آن پراکنده یا تقسیم میشود زیرا نور در زوایای مختلف منعکس میشوند و در نتیجه رنگین کمان ایجاد میکنند.
در حقیقت رنگهای مختلف به مقدار مختلف شکسته و خم میشوند. هر رنگ رنگین کمان طول موج متفاوتی دارد. رنگهای رنگین کمان به ترتیب عبارت از قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هستند. برای آشنایی بیشتر با دلایل تشکیل رنگین کمان مطلب رنگین کمان چیست و رنگین کمان چگونه تشکیل میشود؟ | به زبان ساده را در فرادرس بخوانید.
رنگهای رنگین کمان را به ترتیب نام ببرید؟
رنگهای یک رنگین کمان به ترتیب عبارت از قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هستند. یکی از روشها و وسیلههای شکستن نور به رنگهای مختلف، استفاده از منشور است. منشور از آینه هایی تشکیل شده است که به دلیل زوایای خاص خود میتوانند باعث شکست نور شوند. پیشنهاد میکنیم برای اشنایی بیتشر با این وسیله و ویژگیّآی آن، فیلم آموزش منشور چیست فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.
شکست نور چیست؟
انکسار یا شکست نور هنگامی رخ میدهد که نور در هنگام عبور از مادهای شفاف به عنوان مثال شیشه، منشور یا قطرات باران خم میشود. برای آشنایی بیشتر با شکست نور مطلب شکست نور — به زبان ساده را در مجله فرادرس مطالعه کنید.
ساخت رنگین کمان در یک روز آفتابی چگونه است؟
اگر یک بطری اسپری کننده مایعات یا لوله شلنگ آب در اختیار دارید که میتواند آب را خوبی اسپری کند و قطرات کوچک آب را در فضا ایجاد کند، میتوانید ساخت رنگین کمان را در یک روز آفتابی انجام دهید. در حقیقت شما با یک بطری اسپری کننده مایعات یا شلنگ آب باران مصنوعی میسازید.
پشت به خورشید بایستید و آب را در هوا بپاشید و یا اسپری کنید، حتی شاید مجبور شوید شلنگ آبی که در دست دارید به اطراف حرکت دهید تا بهترین زاویه را برای تشکیل رنگین کمان پیدا کنید. ولی سوالی که ممکن است به ذهنتان برسد این است که چگونه میتوانید با قطرات آب رنگین کمان بسازید؟ در حقیقت در این حالت قطرات ریز آب مانند منشور عمل میکنند و بسته به طول موج نور را به رنگهای جداگانه تقسیم میکنند. نور بنفش بیشترین خمش (شکست) و کمترین میزان شکست برای نور قرمز است.
باید اضافه کرد که به صورت خاص خم شدن نور شکست و تقسیم نور به رنگین کمان رنگ پراکندگی نامیده میشود. اگر هوا آفتابی باشد میتوانید از منشور برای تشکیل رنگین کمان استفاده کنید. این روش و ساخت رنگین کمان با منشور را در ادامه توضیح خواهیم داد.
تشکیل رنگین کمان با استفاده از یک آینه
یک آینه را درون یک محفظه شیشهای قرار دهید و شیشه را زاویه دار کنید تا نور خورشید به آینه برخورد کند. بدین ترتیب باید بتوانید رنگین کمان را به دیوار منعکس کنید و بر روی دیوار بتابانید.
تشکیل رنگین کمان بدون آفتاب
یک آینه را درون محفظه شیشهای قرار دهید و یک نور چراغ به آن بتابانید تا زمانی که رنگین کمان را به دیوار منعکس کنید و آن را ببینید. شاید لازم باشد زاویه شیشه را تنظیم کنید تا وسیلهای که طراحی کردهاید کار کند. اگر بتوانید اتاقی را بسیار تاریک کنید ممکن است با تاباندن نور و عبور آن از منشور رنگین کمان را نیز ببینید.
ساخت رنگین کمان با استفاده از حباب
هنگامی که نور سفید از میان یک حباب آب که با استفاده از دستگاههای حباب ساز که برای بازی کودکان استفاده میشود، میتابد منعکس و پراکنده میشود و سبب میشود نور سفید به طول موجهای مختلف تقسیم شود و این موضوع به شما امکان میدهد تا تمام رنگهای رنگین کمان را در حبابها ببینید.
روشهای مختلف ساخت رنگین کمان
پس از آشنایی اولیه با رنگین کمان و روشهای ساخت رنگین کمان در این قسمت قصد داریم شش روش رایج برای ساخت رنگین کمان را توضیح دهیم. امروز رنگین کمانی در آسمان نیست و شما دوست دارید رنگین کمان ببینید؟ مشکلی نیست فقط یکی از این آزمایشهای آسان که کودکان نیز دوست دارند انجام دهید تا رنگین کمان خود را بسازید. این روشها با استفاده از انعکاس (آینه) تا شکست نور (لیوان آب) گرفته تا یادگیری در مورد چگالی، شش آزمایش علمی برای ساخت رنگین کمان است. جزئیات این روشها را در ادامه توضیح میدهیم.
ساخت رنگین کمان با روش آینهای
اصول بازتاب و شکست نور را با استفاده از این آزمایش آسان میتوان نشان داد. خمش نور یا همان شکست در اثر عبور امواج نور از آب صورت میگیرد. هنگامی که چراغ قوه خود را روشن میکنید یا لیوان شیشهای خود را طوری قرار میدهید که نور خورشید وارد آن شود، امواج نور را خم میکنید و هر یک از امواج را در زاویه کمی متفاوت دچار خمش کرده و در نتیجه رنگهای مختلف رنگین کمان ایجاد را میکنید. این همان اصل اساسی است که سبب میشود قطرات آب و نور خورشید باعث ایجاد رنگین کمان در آسمان شود. انعکاس در حقیقت بازگشت نور از سطح آینهای مانند است. برای ساخت رنگین کمان به این روش به موارد زیر نیاز دارید:
- یک آینه کوچک
- یک لیوان آب که به اندازه کافی برای نگه داشتن آینه بزرگ باشد.
- چراغ قوه یا نور خورشید
- یک تکه کاغذ سفید یا یک دیوار سفید
برای ساخت رنگین کمان مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:
- آینه را در لیوان آب قرار دهید.
- چراغها را خاموش کرده و پرده ها را بکشید و اطمینان حاصل کنید که اتاق کاملا تاریک است.
- چراغ قوه را به آینه بتابانید و رنگین کمانهای کوچک و جالبی که در بالای آینه ظاهر میشوند را بررسی کنید. برای سرگرمی بیشتر دست خود را پشت شیشه بگذارید.
تشکیل رنگین کمان با استفاده از شلنگ آب
در این روش نیز مانند روش قبل از شکست نور استفاده میکنیم. با این تفاوت که این بار به جای استفاده از آینه برای انعکاس نور، شما در اصل میخواهید شکلگیری طبیعی رنگین کمان را شبیه سازی کنید و باعث شوید آب در یک غبار ظریف به نور برخورد کند. برای این روش نیز به موارد زیر نیاز دارید:
- یک بطری اسپری کننده مایعات یا یک شیلنگ
- نور خورشید
با این وسایل و برای ساخت رنگین کمان به روش زیر عمل کنید:
- شلنگ آب را باز کنید یا با دستگاه اسپری کننده مایعات آب را در فضای باز که نور آفتاب میتابد اسپری کنید.
- قطرات آب مانند قطرههای باران عمل میکنند و با عبور نور خورشید از آنها میتوانید رنگین کمان بسازید.
رنگین کمان با استفاده از چگالی آب
با افزودن بیشتر یا کمتر قند به هر محلول آب، سطح چگالی متفاوتی ایجاد میکنید. با اضافه کردن رنگ به محلول داخل شیشه خواهید دید که سنگینترین محلول کدام است. برای ساخت رنگین کمان رنگها را به ترتیب رنگهای رنگین کمان اضافه کنید و دقت کنید برای مخلوط نشدن رنگها با یکدیگر باید محلولها را به آرامی به یکدیگر اضافه کنید. برای ساخت رنگین کمان به این روش به موارد زیر نیاز دارید:
- رنگ خوراکی
- قاشق
- هفت لیوان یا فنجان پلاستیکی (شفاف)
- آب
دقت داشته باشید که در این روش نور سفید را به رنگهایش تجزیه نکردهایم و تنها با استفاده از مفهوم چگالی یک رنگین کمان مصنوعی تشکیل دادهایم.
تشکیل رنگین کمان با لیوان آب
این روش مانند روش اول ساخت رنگین کمان با استفاده از آینه است و از خم شدن مسیر نور استفاده میکند. برای این منظور شما به موارد زیر نیاز خواهید داشت:
- یک لیوان آب
- یک تکه کاغذ
- نور خورشید
برای ساخت رنگین کمان به این روش به صورت زیر عمل میکنیم:
- لیوان آب را در زیر نور آفتاب قرار دهید.
- کاغذ را در کنار آن قرار دهید.
- اجازه دهید نور خورشید از لیوان آب عبور کند و رنگین کمانی روی کاغذ ایجاد کند.
ساخت پیشرفته تر رنگین کمان با لیوان آب
برای ساخت رنگین کمان به این روش به موارد زیر نیاز دارید:
- یک لیوان آب
- یک بطری اسپری
- یک تکه کاغذ
- نور خورشید
با این ابزار به روش زیر عمل کنید:
- لیوان آب را روی میز یا طاقچه پنجره در جایی که نور خورشید وجود دارد قرار دهید.
- قطعه کاغذ را در زمینی که نور خورشید میخورد و در کنار لیوان قرار دهید.
- شیشه پنجره را با آب گرم که نور خورشید از آن عبور میکند و به کاغذ میتابد اسپری کنید.
- لیوان و کاغذ را کمی به اطراف حرکت دهید تا رنگین کمان کوچک و مرتبی را بر روی برگه کاغذ ملاحظه کنید.
ساخت رنگین کمان با منشور
یکی از آسانترین روشهای ساخت رنگین کمان استفاده از منشور است. برای ساخت رنگین کمان به این روش به موارد زیر نیاز دارید:
- نور آفتاب
- منشور شیشهای
- کاغذ یا مقوای سفید
برای ساخت رنگین کمان به این روش به صورت زیر عمل میکنیم:
- کاغذ سفید را روی زمین و زیر نور خورشید قرار میدهیم.
- منشور را کنار یا بالای کاغذ سفید قرار میدهیم.
- منشور را میچرخانیم و حرکت میدهیم تا رنگین کمان را بر روی کاغذ سفید مشاهده کنیم.
در نهایت باید اضافه کرد اگر نخواهید از ویژگیهای شکست و بازتاب نور برای ساخت رنگین کمان استفاده کنید استفاده از بادکنکهای رنگی و ماری شکل یا نخهای کاموا و قرار دادن آنها به ترتیب رنگهای رنگین کمان تصور خوبی از رنگین کمان برای دیگران فراهم میکند. چیزی که میسازید شبیه به تصویر زیر است.
جمع بندی
در این مطلب در مورد ساخت رنگین کمان صحبت کردیم. برای شروع بحث ابتدا توضیحاتی در مورد رنگین کمان، رنگهای رنگین کمان و دلیل ایجاد رنگین کمان بیان کردیم. در ادامه به شش روش مختلف در مورد ساخت رنگین کمان صحبت کردیم.
آزمون ساخت رنگین کمان
۱. کدام ویژگی منشور (Prism) باعث میشود نور سفید در آزمایش ساخت رنگین کمان به رنگهای مختلف تقسیم شود؟
زاویههای خاص منشور نور را به طیف رنگی تبدیل میکند.
رنگ خود منشور در تشکیل رنگین کمان نقش دارد.
شفاف نبودن منشور مسیر نور را عوض میکند.
وزن منشور باعث تغییر نور میشود.
دلیل تجزیه نور سفید به رنگهای مختلف توسط منشور، وجود زاویههای خاص در منشور است. این زاویهها باعث میشوند نور هنگام عبور از منشور خم شود و هر رنگ در زاویهای متفاوت از مسیر جدا شود. «شفاف نبودن منشور» یا «وزن منشور» هیچ تاثیری در شکستن نور ندارند و دلیل اصلی، ساختار زاویهدار منشور شیشهای است. همچنین «رنگ منشور» در شکلگیری رنگین کمان اثری ندارد و شفاف بودن منشور اهمیت بیشتری دارد.
۲. چه عاملی باعث میشود نور خورشید در هوا پس از باران تجزیه شود و رنگین کمان به وجود آید؟
قطرات آب رفتار منشور طبیعی دارند و نور خورشید را به رنگهای مختلف تقسیم میکنند.
خورشید هوای گرم تولید میکند و رنگها را در آسمان پخش میکند.
قطرات آب جلوی عبور نور را میگیرند و سایهای رنگی تشکیل میدهند.
خورشید و قطرات آب هر دو به طور مستقیم نور را بازتاب میدهند.
زمانی که نور خورشید به قطرات کوچک آب در هوا برخورد میکند، این قطرات مانند منشور طبیعی عمل کرده و نور سفید را به طیف رنگهای مختلف تجزیه میکنند. این پدیده به دلیل شکست (refraction) و پراکندگی (dispersion) نور در درون قطرات آب رخ میدهد. گزینههایی مثل ایجاد گرمای خورشید، پخش سایه رنگی یا بازتاب مستقیم نور، با این فرآیند علمی مطابقت ندارند؛ تنها «قطرات آب رفتار منشور طبیعی دارند و نور خورشید را به رنگهای مختلف تقسیم میکنند» دلیل درست شکلگیری رنگین کمان در طبیعت است.
۳. اگر هوا ابری باشد و نور مستقیم خورشید وجود نداشته باشد، کدام روش زیر برای ساختن رنگین کمان در خانه کاربردیتر است؟
استفاده از اسپری آب و ایستادن زیر نور خورشید
کار با لیوان آب و قرارگیری کنار پنجره آفتابگیر
پاشیدن آب با شلنگ در حیاط هنگام تابش خورشید
ساخت رنگین کمان با منشور (Prism) و چراغقوه در اتاق تاریک
برای ساخت رنگین کمان در روزهای ابری که نور خورشید مستقیم وجود ندارد، روش «ساخت رنگین کمان با منشور (Prism) و چراغقوه در اتاق تاریک» عملیتر است، چون از نور مصنوعی بهجای خورشید استفاده میشود و منشور میتواند به خوبی نور را به طیف رنگهای رنگین کمان تجزیه کند. گزینههایی مانند «اسپری آب و ایستادن زیر نور خورشید» یا «پاشیدن آب با شلنگ» نیازمند نور خورشید هستند و در روز ابری ممکن نیستند. همچنین «قرار دادن لیوان آب کنار پنجره آفتابگیر» هم وابسته به وجود نور طبیعی است. اما استفاده از منشور و چراغقوه در فضای تاریک، حتی بدون نور خورشید، امکان مشاهده رنگین کمان را فراهم میکند.
۴. چرا تنظیم زاویه عبور نور از شیشه یا آب باعث میشود رنگین کمان روی کاغذ یا دیوار واضحتر دیده شود؟
زاویه باعث میشود تمامی رنگها به یک نقطه متمرکز شوند.
زاویه فقط شدت نور را کم یا زیاد میکند و تاثیری بر رنگها ندارد.
زاویه باعث میشود رنگها با طول موجهای مختلف بهتر از هم جدا شوند.
زاویه نقش اصلی در بازتاب نور داشته و شکست را زیاد نمیکند.
زمانی که زاویه عبور نور از شیشه یا آب به درستی انتخاب شود، شکست (refraction) و پراکندگی (dispersion) نور به شکل مناسبی اتفاق میافتد و هر رنگ با طول موج متفاوت، مسیر جداگانهای پیدا میکند. در نتیجه، رنگهای رنگین کمان از هم جدا دیده میشوند و جلوه واضحتری پیدا میکنند. اگر زاویه مناسب تنظیم نشود، رنگها ممکن است ترکیب یا کمرنگ شوند. انتخاب زاویه صحیح مربوط به جدا شدن رنگهاست، نه فقط شدت نور یا تمرکز آن؛ همچنین، بازتاب (reflection) عامل اصلی وضوح رنگین کمان نیست و زاویه باعث متمرکز شدن همه رنگها نمیشود.
۵. در آزمایش ساخت رنگین کمان با لایههای محلول رنگی با چگالی مختلف، چه تفاوتی با ایجاد رنگین کمان با منشور (Prism) وجود دارد؟
در هر دو روش، پراکندگی نور درون محلول باعث ایجاد رنگین کمان میشود.
در روش منشور، هیچ رنگی بدون استفاده از محلولها دیده نمیشود.
در هر دو روش، رنگها فقط با شکست نور روی سطح آب دیده میشوند.
در روش چگالی، رنگها با مواد مخلوط جدا میشوند، نه نور سفید.
در روش استفاده از لایههای محلول رنگی با چگالی مختلف، رنگها با اضافهکردن مواد و رنگ خوراکی به آب ساخته میشوند و هیچ تجزیهای بر نور سفید رخ نمیدهد؛ اما در روش منشور (Prism)، نور سفید با عبور از منشور تجزیه شده و طیف واقعی رنگین کمان حاصل میشود. گزینههای دیگر نادرستاند؛ چراکه در روش منشور محلول یا مواد تاثیری ندارند و شکست و پراکندگی نور درون محلول صورت نمیگیرد.
خوب بود افرین به سارا داستان