รุ้ง

รุ้งเป็นปรากฎการณ์ของแสงที่เกิดขึ้นบนฟ้า โดยเกิดจากการที่แสงสะท้อนหยดน้ำแล้วหักเหเข้าสู่ตาเราเป็นสีสเปกตรัมต่างๆ

*สาเหตุที่แสงหักเหในหยดน้ำแล้วเกิดเป็นสเปกตรัม 7 สี เพราะ เมื่อแสงขาวเข้าไปในพื้นที่ที่มี n มากขึ้นอย่างหยดน้ำ จะทำให้สีต่างๆในแสงขาวหักเหออกมาในมุมที่ต่างกันเพราะความยาวคลื่นต่างกัน

รุ้งที่เราสามารถเห็นได้เกิดได้ 2 วิธี(มี 2 ประเภท)


1.รุ้งปฐมภูมิ 

เกิดจากการที่แสงอาทิตย์เข้าสู่หยดน้ำด้านบนแล้วหักเหเข้าไปหลังจากนั้นก็สะท้อนด้านหลังหยดน้ำและหักเหออกมาดังนี้

*แสงสีแดงมีความยาวคลื่นสูงที่สุดดังนั้นเมื่อแสงหักเหเข้าไปสีแดงจึงเบี่ยงเบนมากจนขึ้นไปด้านบนและสะท้อนมาด้านล่างและออกมาดังรูปขวา

*คนเราสามารถเห็นสีที่ออกมาจากหยดน้ำได้เพียงสีเดียวเท่านั้น ดังนั้น เราจึงเห็นสีแดงอยู่ด้านบนเพราะหยดน้ำสูงๆจะมีสีแดงมาโดนตาเราพอดีส่วนหยดต่ำๆจะเป็นสีม่วงที่เข้าตาเราเราจึงเห็นสีม่วงอยู่ด้านล่าง

*แสงจะสะท้อนกลับทั้งหมดในหยดน้ำได้ต้องทำมุม sin^-1(3/4) ประมาณ 48.5องศาหรือมากกว่า ทำให้แสงทั้งสองเส้นนอกหยดน้ำต้องทำมุมกันประมา 40-42 องศาจึงมองเห็นได้

*เนื่องจากเกิดการสะท้อนในหยดน้ำ หยดน้ำจึงทำหน้าที่เหมือนกระจกเว้า เมื่อแสง(สมมุติว่า)2เส้นเข้าไป จะเกิดการสะท้อนรวมแสง และเกิดการตัดกันทำให้สีสลับกันดังรูปขวา


2.รุ้งทุติยภูมิ

เกิดจากแสงหักเหเข้าทางด้านล่างของหยดน้ำและสะท้อนกลับทั้งหมด 2 ครั้งและหักเหออก เนื่องจากแสงต้องเข้าทางด้านล่าง ดังนั้นรุ้งทุติยภูมิจึงอยู่สูงกว่ารุ้งปฐมภูมิ และเกิดการสะท้อนสองครั้งสีของรุ้งจึงเรียงสลับกับรุ้งปฐมภูมิ



*แสงสีแดงมีความยาวคลื่นสูงที่สุดดังนั้นเมื่อแสงหักเหเข้าไปสีแดงจึงเบี่ยงเบนมากจนเอียงลงมามากที่สุดและเมื่อเกิดการสะท้อนครั้งแรกสีแดงได้ขึ้นไปอยู่ในระนาบเดียวกับม่วงและสะท้อนอีกครั้งแดงจึงขึ้นไปอยู่เหนือม่วงดังภาพขวา

*คนเราสามารถเห็นสีที่ออกมาจากหยดน้ำได้เพียงสีเดียวเท่านั้น ดังนั้น เราจึงเห็นสีแดงอยู่ด้านบนเพราะหยดน้ำสูงๆจะมีสีม่วงมาโดนตาเราพอดีส่วนหยดต่ำๆจะเป็นสีแดงที่เข้าตาเราเราจึงเห็นสีม่วงอยู่ด้านล่าง
 
*แสงจะสะท้อนกลับทั้งหมดในหยดน้ำได้ต้องทำมุม sin^-1(3/4) ประมาณ 48.5องศาหรือมากกว่า โดยเกิดการสะท้อน 2 ครั้ง ทำให้แสงทั้งสองเส้นนอกหยดน้ำต้องทำมุมกันประมา 51 องศาจึงมองเห็นได้

*เนื่องจากเกิดการสะท้อนในหยดน้ำ หยดน้ำจึงทำหน้าที่เหมือนกระจกเว้า เมื่อแสง(สมมุติว่า)2เส้นเข้าไป จะเกิดการสะท้อนรวมแสง และเกิดการตัดกันทำให้สีสลับกันดังรูปขวา



สาเหตุที่รุ้งโค้ง



เนื่องจากการที่เราจะเห็นสีจากหยดน้ำได้แสงต้องสะท้อนออกจากหยดน้ำนั้นในมุมเท่ากันทั้งหมด ดังนั้นเมื่องมองให้มุมเท่ากันทั้งหมดจะต้องมองเป็นวงกลมเท่านั้น
- หรือ เนื่องจากรุ้งอยู่ในระนาบเดียวกัน(แบนๆ)ดังนั้นเมื่อเรามองด้วยมุม(สมมุติ)42ในทุกทาง เส้นจากตาเราไปรุ้งต้องเท่ากัน โดยเราจะแทนค่าเป็น D  และให้ระยะห่างจากตัวถึงจุดศูนกลางรุ้งเป็น P

จากครึ่งวงกลมด้านบน เราจะพบว่า x2 + y2 = r2





จากภาพ   P^2+R^2 = D^2
   

              P^2/D^2  +  R^2/D^2 = 1

เป็นสมการวงกลม   จึงสรุปได้ว่ารุ้งจึงโค้งเป็นครึ่งวงกลม
 



ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น