رنگین کمان چگونه تشکیل می‌شود؟ علوم پایه پنجم

رنگین کمان متشکل از رنگ های قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش است و به صورت کمانی رنگین در آسمان پدیدار می شود. این پدیده معمولا پس از بارش باران و زمانی که هوا پر از قطرات ریز آب است ظاهر شده و به صورت نواری تشکیل شده از هفت رنگ نمودار می شود که به آن طیف می گویند.در واقع هر کدام از این قطرات مانند یک منشور کوچک عمل کرده و نور خورشید بعد از عبور از میان قطرات باران می‌شکند و به هفت رنگ تجزیه می‌شود. هر جزء تشکیل دهنده نور خورشید با زاویه شکست مخصوص به خود می‌شکند؛ به همین دلیل ما آنها را به صورت رنگین کمان می بینیم.

معمولا یک رنگین کمان کامل دو کمان اصلی و ثانویه تشکیل می شود و کمان اصلی پررنگ‌تر و درخشان‌تر از کمان ثانویه نمودار خواهد شد.  

- ترتیب قرار گرفتن رنگ‌ها در کمان اصلی از بالا به پایین عبارت است از: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش.

- ترتیب قرار گرفتن رنگ‌ها در کمان ثانویه برعکس کمان اصلی است و کمان ثانویه بالای کمان اصلی شکل می‌گیرد. در واقع این کمان در اثر شکسته شدن مجدّد پرتوهای نور ایجاد می شود.

در اینجا باید اشاره کنیم که رنگین کمان پدیده‌ای نوری است و زمانی که خورشید به رطوبت جو زمین می‌تابد باعث ایجاد طیفی از نور در آسمان می‌شود که در اثر این واکنش پدیده ای به شکل کمال رنگی بوجود می آید. یک رنگین‌کمان طیف پیوسته‌ای از رنگ‌ها را پوشش می‌دهد؛ نوارهای متمایزکه ساختهٔ دید رنگی انسان هستند، و هیچ نوع نواربندیی در یک عکس سیاه سفید از رنگین‌کمان مشاهده نمی‌شود.

رنگین‌کمان‌ها را می‌توان هر زمان که قطرات آب در هوا وجود دارند و نور خورشید از پشت سر در یک زاویه عمودی کوچک می‌تابد مشاهده کرد.

به همین دلیل رنگین کمان‌ها اغلب در نیمهٔ غربی آسمان به هنگام صبح و در نیمهٔ شرقی آسمان به هنگام عصر دیده می‌شوند. جلوه‌های تماشایی رنگین کمان‌ها در زمانی که نیمی از آسمان به خاطر وجود ابرهای در حال بارش تاریک است و ناظر در مکانی با آسمانی صاف و در جهت خورشید قرار دارد، دیده خواهد شد.

معمولاً در نزدیکی آبشارها و فواره ها نیز اثر رنگین‌کمان دیده می‌شود. بعلاوه، در طول یک روز آفتابی این اثر را می‌توان به‌طور مصنوعی با پاشیدن قطره‌های آب در هوا ایجاد کرد. یک رنگین‌کمان در واقع در محل مشخصی از آسمان وجود ندارد. محل ظاهر شدنش به محل ناظر و موقعیت خورشید بستگی دارد.

آیا رنگین کمان دایره ای شکل است؟

در واقع همهٔ رنگین‌کمان‌ها دایرهٔ کامل هستند ولی در روی زمین ما معمولاً فقط نیمهٔ بالایی آن‌ها را می‌بینیم. از آنجاییکه مرکز رنگین‌کمان به صورت قطری در طرف مقابل موقعیت خورشید در آسمان است بیشترین مقداری که ما می‌توانیم از رنگین‌کمان ببینیم حدود 50 درصد آن است که آن‌هم در هنگام صبح زود یا غروب که خورشید پایین است قابل رویت است.وقتی نور خورشید به داخل قطرات باران می‌تابد آن‌ها به صورت منشورهای کوچکی عمل می‌کنند که نور را متفرق کرده و به رنگ‌های مجزا تجزیه می‌کند. بهترین و شفاف‌ترین رنگین کمان زمانی تشکیل می‌شود که باران خیلی شدید باشد و قطرات بزرگی در آسمان باشند. در واقع پرتوهای نور در هنگام عبور از قطرات آب دو بار خم می‌شوند. بار اول زمانی است که وارد قطرات آب می‌شوند و بار دوم هنگامی که از قطرات خارج می‌شوند.

دلیل دایره بودن رنگین‌کمان این است که قطرات آب با زاویهٔ بین ۴۰ تا ۴۲ درجه از زاویهٔ ورودشان خارج می‌شوند و تجمع این پرتوها در هنگام تابیدن نور به قطرات باران باعث می‌شود که یک دایره تشکیل شود ولی اگر خورشید خیلی پایین باشد مثلاً هنگام صبح یا غروب ما فقط یک‌نیمه از این کره را می‌بینیم و هر چه خورشید بالاتر باشد ما مقدار کمتری از دایرهٔ رنگین‌کمان را می‌بینیم. تنها راهی که بتوان دایرهٔ کامل رنگین‌کمان را دید این است که به بالای قطرات باران رفته و خورشید را در پشت سر خود داشته باشیم؛ مثلاً در داخل هواپیما یا بالای یک آبشار می‌توان یک رنگین‌کمان دایره‌ای کامل را دید.

نحوه‌ی شکل‌ گیری رنگین ‌کمان

برای درک بهتر از روند تشکیل رنگین ‌کمان این پدیده را در چند مرحله توضیح می دهیم:

- مهمترین دلیل تشکیل یک رنگین کمان که همانا نوار متشکل از 7 رنگ است و شما می‌توانید آن را در آسمان ببینید، فیزیک پایه است. علت تشکیل این طیف، باز تاب و شکست نور است که همان تجزیه‌ی نور سفید به رنگ‌های اصلی‌اش می‌باشد.

- برای این که یک رنگین کمان تشکیل شود، لازم است که اجزاء ابتدایی تابش موجود باشند: نور و سطحی باز تابنده. در اینجا نور همان اشعه‌های خورشید است و سطح باز تابنده قطره‌های باران هستند.

- هنگامی که نور از خورشید ساطع می‌شود، در فرم خالص خود یعنی نور سفید است. هنگامی که این نور سفید به سطح یک قطره‌ی کوچک آب در زاویه‌ای مناسب برخورد می کند، به طیف‌هایی از رنگ‌ها شکسته می‌شود. این طیف به درون بالاترین نقطه‌ی لایه‌ی رویی قطره‌ی آب رسیده و در پایین‌ترین نقطه‌ی قطره منعکس می‌شود.

- این طیف که از پایین‌ترین نقطه‌ی باز تاب شده است، پراکنده شده و از قطره‌ی کوچک آب رها می‌شود.

- این طیف رنگ‌های پراکنده شده همان چیزی است که ما آن را به عنوان رنگین کمان می‌بینیم. جالب این جاست که از طریق این قطره‌ی کوچک، رنگ‌های رنگین کمان که به ترتیب قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هستند، هنگامی که منعکس می‌شوند و در آسمان دیده می‌شوند، به ترتیب متضاد بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز به نظر می‌رسند‌. بنا بر این ما اولین رنگ در طیف واقعی را به عنوان آخرین مورد می‌بینیم.

درس سوم کتاب علوم پایه ی پنجم

حتما شما نیز تا بحال بوجود آمدن رنگین کمان در روزهای بارانی را دیده‌اید؛ بنابراین ممکن است سوالاتی برای شما پیش بیاید:

رنگین کمان چگونه تشکیل می شود؟

رنگین کمان در اثر تجزیه نور خورشید در روزهای بارانی بوجود می آید. با وجود آنکه ما نور خورشید را سفید یا بی رنگ می‌بینیم، نور خورشید از هفت رنگ متفاوت تشکیل شده است: بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز.

حال در روزهای بارانی اگر خورشید در آسمان ظاهر شود، نور خورشید در قطرات باران تجزیه شده و نواری متشکل از هفت رنگ پدیدار می‌شود که به آن«طیف» گفته می‌شود.

در واقع هر یک از قطرات باران مانند یک منشور کوچک عمل کرده که به تجزیه نور خورشید کمک خواهد کرد. لازم است بدانید که هر جزء تشکیل دهنده نور خورشید با زاویه شکست مخصوص به خود می‌شکند و به همین دلیل است که ما آنها را به هفت رنگ مختلف می‌بینیم.

معمولا یک رنگین کمان کامل دو کمان اصلی و ثانویه دارد. کمان اصلی رنگین کمان پررنگ ‌تر و درخشان‌تر از کمان ثانویه است. در رنگین کمان اصلی ترتیب قرار گرفتن رنگ‌ها از بالا به پایین عبارت است از: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش.

ترتیب قرار گرفتن رنگ‌ها در کمان ثانویه عکس کمان اصلی است؛ یعنی بنفش بالاترین و قرمز پایین‌ترین رنگ است. کمان ثانویه بالای کمان اصلی شکل می‌گیرد. در واقع این کمان در اثر شکسته شدن مجدّد پرتوهای نور به وجود می‌آید.

چرا رنگین کمان همیشه در آسمان نیست؟

همانگونه که در بالا به آن اشاره شد، شرط لازم برای بوجود آمدن رنگین کمان در آسمان وجود رطوبت ناشی از باران است. البته اگر در مناطق شمالی کشور قرار داشته باشید، ممکن است به دلیل رطوبت بالای هوا، بدون آنکه بارانی باریده باشد، رنگین کمان را مشاهده کنید. بنابراین اگر رطوبتی در هوا وجود نداشته باشد، به تبع آن رنگین کمانی هم در آسمان تشکل نخواهد شد.

چگونه می توان رنگین کمان درست کرد؟

اگر در یک روز آفتابی پشت به آفتاب بایستید و با یک آبپاش یا آب افشان در هوا آب بپاشید، برای چند لحظه شکست نور خورشید و بوجود آمدن یک رنگین کمان کوچک را مشاهده خواهید کرد.

نکته مهم: برای داشتن آب افشان می‌توانید یکی از شیشه پاک کن های موجود در خانه را خالی کنید و برای انجام این آزمایش درون آن آب بریزید.

روشی دیگر برای درست کردن رنگین کمان  

روش جذاب دیگری را به شما معرفی خواهیم کرد. برای درست کردن رنگین کمان به این روش شما به یک ظرف آب، یه آینه و یک تکه کاغذ سفید نیاز خواهید داشت.

در ادامه کاسه یا ظرف بزرگ خود را تا نیمه با آب پر کنید و داخل آن یک آینه قرار دهید؛ بطوری که نیمی از آینه درون آب و نیمی دیگر از آن بیرون از آب قرار داشته باشد.

حال این ظرف و محتویات درون آن را در نزدیکی یک پنجره آفتابی قرار دهید تا نور مستقیم بتواند به آینه بتابد. حال با با نگه داشتن یک تکه بزرگ کاغذ سفید در بالای ظرف برای مشاهده و بوجود آمدن رنگین کمان بازی کنید. ممکن است برای مشاهده رنگین کمان لازم باشد تا کمی با نزدیک و دور کردن کاغذ بازی کنید.

---