در دنیای دانستنی ها و چراهای علمی کودکانه یکی از رایج ترین سوالاتی که معمولا به ذهن بچه ها می رسد این است که: “چرا رنگین کمان گرد است؟ یا چرا رنگین کمان به شکل کمانی است؟”
این سوال ظاهرا ساده یکی از پیچیده ترین پرسش هایی است که کودکان کنجکاو از پدر و مادر خود می پرسند در حالی که درک آن می تواند حتی برای بزرگسالان نیز سخت باشد.
در ادامه سری مطالب قصد داریم درباره علت گرد و قوسی بودن رنگین کمان صحبت کنیم. با ما همراه شوید.
چرا رنگین کمان گرد است؟
برای پاسخ دادن به این سوال باید با دو مفهوم مهم فیزیکی آشنا شویم:
شکست نور: که مسئول رنگ های رنگین کمان است
بازتاب نور: که باعث قوسی شدن رنگین کمان می شود
پدیده شکست نور و رنگ ها
در روزهای روشن و آفتابی همه ما گمان می کنیم نور خورشید یک رنگ دارد و آن سفید است اما در واقع نور خورشید ترکیبی از رنگ های مختلف است که ترکیب آن ها نور سفید را تشکیل داده است.
از جمله رنگ های نور خورشید می توان به قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، نیلی اشاره کرد. نور یک موج است و امواج نوری در اندازه های مختلف حرکت می کنند که به آن ها طول موج می گویند.
هر رنگ نور خورشید یک طول موج متفاوت دارد، مثلا طول موج نور بنفش بسیار کوتاه تر از طول موج نور قرمز می باشد.
نکته بعدی این است که وقتی نور با یک زاویه به آب برخورد می کند بعد از عبور، جهتش – زاویه حرکتش – تغییر می کند که به این پدیده شکست نور می گویند.
مقدار این شکست یا زاویه شکست به رنگ نور بستگی دارد. هر چه طول موج کوتاه تر باشد نور بیشتر تغییر جهت می دهد، یعنی نور بنفش بیشتر از نور سبز می شکند و نور زرد بیشتر از نور قرمز.
شکست نور خورشید در زوایای مختلف باعث می شود رنگ های آن از هم جدا شود، علت رنگ های رنگین کمان هم به دلیل شکست نور بعد از برخورد به قطرات باران موجود در آسمان است.
پدیده بازتاب و کمان رنگین کمان
وقتی نور خورشید به قطرات باران برخورد می کند مقداری از این نور از قطره منعکس شده و به سمت شما برمی گردد که به آن بازتاب نور می گویند.
بنابراین وقتی یک رنگین کمان در آسمان می بینید در واقع نوری را می بینید که به قطرات باران برخورد کرده و به چشم شما بازگشته است. اما چرا کمانی شکل است؟
برای پاسخ به این سوال ریاضیات وارد عمل می شود: نور خورشید پس از برخورد به هر قطره باران در زاویه مشخصی که بین 40 تا 42 درجه است – بسته به طول موج نور رنگی – بازتاب می شود و ما تنها نورهایی را می بینیم که بعد از بازتاب در مسیر آن ها قرار گرفته ایم.
بنابراین ترکیب شکست و بازتاب نور باعث تشکیل یک رنگین کمان زیبا در آسمان می شود، برای درک بهتر به تصاویر زیر دقت کنید:
سه نکته مهم!
1. برای دیدن رنگین کمان باید خورشید پشت سر ما و قطرات باران در مقابل ما قرار داشته باشند
2. رنگین کمان از تابش نور خورشید به تعداد زیادی قطره باران تشکیل می شود، رنگین کمان یک تصویر دو بعدی مسطح روی گنبد آسمان نیست بلکه بیشتر شبیه یک موزائیک است که از تعداد زیادی ذره های جدا از هم تشکیل شده و در واقع تصویر سه بعدی است.
3. رنگین کمان یک حلقه کامل است اما نمی توانیم این حلقه کامل را از روی زمین مشاهده کنیم. زمانی که از زمین به آسمان نگاه می کنیم رنگین کمان در جایی که قطرات باران به زمین برخورد می کنند قطع می شود و ما تنها قسمتی از قوس رنگین کمان را می بینیم در حالی که اگر خوش شانس باشیم و بتوانیم رنگین کمان را از آسمان ببینیم آن را به شکل یک دایره کامل خواهیم دید.
منبع: theconversation