[حميد]

گاهي دو رنگين كمان مجزا با شدت نور متفاوت را هم زمان مي توان در پهنه آسمان مشاهده نمود.
گاهي دو رنگين كمان مجزا با شدت نور متفاوت را هم زمان مي توان در پهنه آسمان مشاهده نمود. به نظر شما چرا در بعضي شرايط به جاي يك نوار رنگين كمان دو تا از آنها در آسمان ديده مي شود؟
با دقت در تصوير پائين نكته جالب ديگري نيز قابل مشاهده است. طيف رنگين كمان اصلي از پائين به بالا از طيف آبي شروع و به طيف قرمز ختم شده در حاليكه در كمان دوم با طيف قرمز شروع و به طيف آبي ختم شده است. به نظر شما دليل آن چيست؟

Topic

[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=n 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. خوب تا اينجاي كار به موضوع هندسه تشكيل رنگين كمان و علت كماني بودن آن پرداختيم. حالا به موضوع تشكيل رنگين كمان دوم و علت معكوس بودن ترتيب رنگهاي آن مي پردازيم. همانگونه كه ملاحظه گرديد تابع تغييرات (S=180 – P ) بر حسب i به نحوي است كه با افزايش ضريب شكست نور يعني انتقال از طيف قرمز به طيف بنفش زاويه رؤيت تك رنگ مرتبط كاهش مي يابد و از 42 درجه به 40 درجه مي رسد، يعني رنگ قرمز در ناحيه خارجي و طيف بنفش در بخش داخلي نوار رنگين كمان واقع مي شود. اما رنگين كمان دومين كه بر اثر دو انعكاس پياپي نور در داخل قطره آب بجاي يك انعكاس مورد قبل رخ مي نمايد از وضعيت ديگري برخوردار است. در مورد اخير به دليل آن كه در هر بار انعكاس بخشي از نور از قطره آب خارج و پراكنده مي شود، عملاً رنگين كمان مشاهده شده از شدت نور كمتري برخوردار بوده و كمرنگ تر بنظر مي رسد. از روابط هندسي حاكم بر زواياي مثلثهاي قائم الزاويه شكل گرفته در تصوير فوق مي توان براحتي رابطه زير را نتيجه گرفت: P = п

[Author]

Replies