Home » Topics » معماهای فارسی » معماهای علمی » معماي علمي 3 – انحناي رنگین کمان

معماي علمي 3 – انحناي رنگین کمان

  • This topic has 9 replies, 2 voices, and was last updated 3 months ago by محمد سعید جعفرپور.
  • Creator
    Topic
  • #119
    حميد

      پدر و پسری در یک ظهر بهاری برای گردش به دامن طبیعت در ارتفاعات اطراف تهران رفته اند . آنها پس از یک باران ریز بار شاهد رنگین کمان زیبایی در آسمان هستند ! ( راستی آیا چنین چیزی ممکن است ؟ )

      پسر که تازه به سن پرسشهای فلسفی گام نهاده و مانند پدر آنقدر با تجربه نیست که همه چیز برایش عادی و بدیهی باشد می پرسد :
      چرا رنگین کمان ، کمانی شکل است ؟ پدر که عمری را پشت سر گذارده و مجموعه تجارب حسی و ادراکی بی پایانش تقریباً اشباع شده است ، مطابق عادت همیشگی از کنار این پرسش گذشته و می گوید : اگر کمانی نبود که به آن رنگین کمان نمی گفتند !
      کودک که تازه سر از تخم درآورده بدلیل تجارب محدود ادراکی و شناختی ، نسبت به همه اتفاقات بیرونی حساس بوده و در کنار هر پدیده ای یک علامت سؤال می گذارد . پدر نیز با افزایش تجارب حسی خود مهارتهای زیستی – اجتماعی خود را افزایش داده ، اما از نظر حس پرسشگری دچار کرختی شده و تنها نسبت به پدیده هایی که خارج از چارچوب عادتهای حسی اوست عکس العمل نشان می دهد . مثلاً تا شاهد پدیده خورشید گرفتگی نباشد اساساً متوجه وجود چیزی به نام خورشید نمی شود .

      خوب به نظر شما دلیل کمانی بودن رنگین کمان چیست؟

    Viewing 9 replies - 1 through 9 (of 9 total)
    • Author
      Replies
    • #1252
      صبا ذاکری

        به نظر من علت کمانی بودن رنگین کمان کروی بودن زمین و در نتیجه کروی شدن هوای موجود در اتمسفر است.

        #1253
        حمید

          تا بحال شاهد رنگین کمان شکل گرفته در اطراف شلنگ آبیاری باغبانان به هنگام آب پاشی روی چمنها بوده اید؟ در آن ابعاد دیگر کروی بودن زمین یا جو آن مطرح نیست.

          #1255
          حميد

            در شکل فوق دایره آبی رنگ قطره آب و شعاع قرمز رنگ پرتو نور خورشید است که پس از شکست و انعکاس کلی مجدداً از قطره آب خارج شده است . از روابط هندسی به سادگی رابطه زیر را می توان نتیجه گرفت : P=?+2i – 4r که در آن بین زاویه شکست و زاویه برخورد نور با قطره رابطه کلی زیر برقرار است . sin i/sin r= چنانکه می دانیم ضریب شکست n به محیط انتشار و فرکانس پرتو نور گذرنده از محیط بستگی دارد .این عدد برای نور قرمز 333/1 ، نور بنفش 348/1 و مابقی طیف مرئی نور عددی بین آنها است . مطابق معادلات فوق منحنی تغییرات p بر حسب i برای نور تک رنگ قرمز از مینیمم بسیار تختی به ازای زاویه 407/2 رادیان یا 138درجه برخوردار است . در نزدیکی این مقدار ، با تغییر i ، زاویه انحراف p کندترین تغییرات خود را داراست . بنابراین پرتوهایی که زاویه انحرافشان حدود 138 درجه است بصورت تقريباً موازی از قطره آب خارج می شوند و به دليل تراكمشان در زاويه مزبور بيشترين تأثير را بر چشم بيننده مي گذارند. پرتوهای موازی خورشید که هر یک با زاویه تابش متفاوتی به نقاط مختلف قطره باران برخورد می کنند ، پس از انعکاس از سطح داخلی به علت زوایای انحراف متفاوت ، در جهات مختلف از قطره بیرون آمده و واگرا می شوند . تنها آن دسته از پرتوهای که حداقل انحراف را دارند به صورت تقریباً موازی خارج شده و بیشترین تأثیر را بر چشم ناظر خواهند داشت . در واقع این پرتوها با حداکثر چگالی تابشی ظاهر می شوند ، در صورتی که پرتوهای دیگر با چگالی تابشی کم در تمام جهات پخش می شوند . در شکل زیر منحنی انحراف پرتو تک رنگ قرمز به ازای زوایای تابش مختلف نشان داده شده است . برای نور قرمز زاویه انحراف 138 درجه است ، بنابراین زاویه میان پرتوهای موازی خورشید و جهت رنگین کمان برابر ( S =180-138=42 ) با 42 درجه است (40 درجه برای نور بنفش) . از آنجا كه برای تمام نقاط رنگین کمان این زاویه ثابت است ، پس هر تک رنگ رنگین کمان روی قوس دایره مخروطی که محور آن امتداد پرتوهای خورشید بوده و از چشم ناظر می گذرد، قرار مي گيرد . بنابراین رنگین کمان ، کمانی شکل به نظر می رسد . زيرا مكان هندسي تمام نقاطي در فضا كه از يك نقطه ثابت ( چشم ناظر) با يك زاويه مشخص مشاهده مي شوند، مقطعي از يك مخروط ( دايره ) است كه چشم ناظر رأس آن است. در متن مسئله موضوع امکان مشاهده رنگین کمان در ظهر یک روز بهاری در تهران مورد پرسش قرار گرفته بود . آیا رنگین کمان در هر زمان و مکانی قابل مشاهده است؟ خیر چنین چیزی همیشه مقدور نیست . در شکل فوق شرط مشاهده نوار رنگین کمان بزرگتر بودن زاویه مشاهده s از زاویه ارتفاع خورشید است . زاویه ارتفاع خورشید نیز به عرض جغرافیایی محل ، زمان و زاویه میل خورشید (عامل پدید آورنده فصول ) مرتبط است . این رابطه چنین است : h=90-?+? که در آن داریم : h: زاویه ارتفاع خورشید ?: عرض جغرافیایی محل ?: زاویه میل خورشید عرض جغرافیایی تهران 7/35 درجه و زاویه میل خورشید در نیمه روز در اول بهار حدود 5- درجه است . در این شرایط زاویه ارتفاع خورشید 3/49 درجه بوده که بیشتر از زاویه مشاهده رنگین کمان (40 تا 42 درجه) است . بنابراین مشاهده آن غیر ممکن است . اما زاویه میل خورشید مثلاً در نیمه روز اول پائیز حدود 5/23- درجه می باشد ، که منجر به زاویه ارتفاع 8/30برای خورشید می شود . بنابراین رنگین کمان در نیمه روز اول پائیز در تهران قابل مشاهده است .

            #1427
            سامان

              چرا رنگین کمان بعد از باران دیده می شود وچرا بعد از باران همیشه رنگین کمان به وجود نمی آ ید لطفا پا سخ دهید

              #1428
              حميد

                همانگونه كه در متن پاسخ آمده است، امكان مشاهده رنگين كمان پس از بارش باران هميشه وجود ندارد. وقوع رنگين كمان به زمان و مكان محل تشكيل قطرات آب نيز بستگي دارد.

                #1431
                هادی

                  چون قطره ی آب کروی است.

                  #1747
                  هانیه

                    میخواستم بپرسم یعنی میشه با استناد به این پاسخ گفت که اگه ما نور لیزرو به یه قطره ی آب بتابونیم باید یه شکل کروی رو صفحه پشتش ایجاد بشه؟ اگه نه میشه توضیح بدین در مورد جواب سوالم؟

                    #2432
                    محمد رضایی

                      من علت اصلی انحنای رنگین کمان را در تراکم هوا (چگالی)در ارتفاعات مختلف و تفاوت در میزان شکست نورهای مختلف می دانم و تفاوت در فرکانسها و در نتیجه تفاوت در سرعت و طول موج می دانم.

                      #8350
                      محمد سعید جعفرپور
                      Keymaster

                      Viewing 9 replies - 1 through 9 (of 9 total)
                      • You must be logged in to reply to this topic.