Hiện tượng bảy sắc cầu vồng?

1. Cầu vồng là gì?

Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa.

Các màu sắc cầu vồng nằm theo thứ tự đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Các bức xạ hồng ngoại và tử ngoại nằm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy của mắt người, nên không hiện diện.

Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân ra làm cầu vồng bậc 1, bậc 2... Trong đó cầu vồng bậc 1 là rõ nhất (chỉ có 1 lần phản xạ nên năng lượng sáng mạnh nhất). Thường cầu vồng nhìn thấy là cầu vồng bậc 1. Tuy nhiên đôi khi ta còn quan sát thêm được cầu vồng bậc 2 mà trật tự màu sắc lại ngược lại với cầu vồng bậc 1 và cường độ sáng yếu hơn.

2. Làm thế nào để quan sát cầu vòng?

Bầu trời phải không được âm u quá hay trong sáng quá, cũng phải có vài đám mây.Mặt trời phải ở đằng sau ta và mưa phải đằng trước ta. Mặt trời, mắt của ta và trung điểm của cầu vồng phải nằm trên cùng một đường thẳng.Chính vì những giọt nước tạo ra sự xuất hiện của cầu vồng nên nó phải ở phía đối diện với mặt trời. Mặt trời càng thấp, cầu vồng càng cao nên quan sát buổi sáng và buổi chiều là lúc tốt nhất. Khi mặt trời lên cao cầu vồng càng phẳng và khi cao hơn 42° so với chân trời thì ta không thể thấy nó nữa.Muốn có cầu vồng phải quan sát khi mặt trời ở chiều cao dưới 42° so với chân trời. Ngoài ra muốn có màu sắc rõ ràng, phải có những giọt nước mưa lớn nên sau trận mưa lớn ta có cầu vồng đẹp

Có lẽ cầu vồng được chú ý tới vì chúng xuất hiện trong thời tiết có bão và tình cờ khi người ta thấy chúng trên bầu trời. Có ý kiến cho rằng khi ta thấy cầu vồng ở đằng đông thì thời tiết trong sáng nhưng cầu vồng ở đằng tây thì chờ đón những ngày mưa bão. Thật đơn giản, khi thấy cầu vồng đằng Tây tức là Mặt trời ở đằng Đông và cơn giông kéo về phía Tây nhiều khả năng hướng về phía chúng ta. Ngược lại khi cầu vồng ở đằng Đông là lúc mặt trời sắp lặn và cơn giông đang kéo về Đông, chúng ở phía Đông chúng ta hoặc cùng lắm ở ngay chỗ ta đứng lúc đó.

3. Nơi nào thường có cầu vồng?

Có những vùng được nổi tiếng về sự xuất hiện thường xuyên của cầu vồng, thí dụ Honolulu. Những ngọn núi phía Bắc của thành phố tạo ra thường xuyên sương mù đặc trong lúc mặt trời chiếu nắng. Người ta thấy xuất hiện những cầu vồng lộng lẫy trên những ngọn đồi. Nhiều khi khi trời sắp lặn, bầu trời đuợc chế ngự bởi một màu đỏ và cầu vồng không thể phát ra những màu khác nên chỉ hiện ra màu đỏ.

Nơi có vòi nước phun ta cũng thấy hiện tuợng cầu vồng. Phải đến chơi vào buổi sáng hay chiều, lúc mặt trời chiếu sáng và phải đứng làm sao để nhìn thấy nước phun còn mặt trời thì chiếu sau lưng ta đến

II. Giải thích hiện tượng:

1. Giải thích hiện tượng:

Giải thích hiện tượng dựa trên sự phân tích ánh sáng đi ngang qua lăng kính và ánh sáng trắng là sự tổng hợp những màu của phổ thấy được của Newton.

Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua nước mưa, nó phân ra thành 7 màu đỏ, cam, vàng, xanh , lam, chàm, tím vì những giọt nước mưa hành động như những lăng kính nhỏ. Khi qua lăng kính, ánh sáng trắng bị khúc xạ và mỗi màu nghiêng theo một góc khác nhau để cho ta thấy những màu khác nhau trải dài thành giải dưới dạng một hình cung.

Hình 13-1 là mô hình một giọt nước mưa kích thước nhỏ hình cầu (ko dẹt như các giọt lớn thông thường).

Tia sáng mặt trời đc biểu diễn bằng một mũi tên chiếu đến từ bên trái. Khi ánh sáng chiếu vào dưới một góc độ, nó tách ra nhiều màu sắc như trong lăng kính. Ánh sáng hầu hết xuyên qua màng giọt nước.

Như đối với bất kì bề mặt vật chất trong suốt nào, một số as thì xuyên qua, số khác thì được phản chiếu lại tuỳ thuộc góc chiếu sáng trên bề mặt. Màng sau của giọt nước mưa là một mặt cong. Các tia sáng chiếu tới mặt cong này dưới một giới hạn góc sao cho tia sáng có thể phản xạ lại và ko xuyên qua màng. Tất cả tia sáng được phản xạ này quay trở lại mặt đối diện mà chúng được chiếu tới, và các tia sáng cùng màu thì ló ra với cùng một góc độ.

Các tia ló tách ra nhiều màu sắc tuy nhiên sự pha trộn ánh sáng phản chiếu bởi tất cả các giọt nước khác từ những hướng khác nhau dẫn đến sự tổng hợp ánh sáng trắng. Vì vậy ở trên bầu trời phía ngoài cầu vồng chính thì sáng hơn phía trong. Khi quan sát, ta thấy những tia sáng phản chiếu tại góc giới hạn và mỗi giọt nước cùng với góc độ này góp phần tạo nên cầu vồng

2. Vài tính toán về cầu vồng:

(Dựa trên sự giải thích của nhà toán học, vật lý người Pháp – Decactes)

Các chỉ số phần trăm là tỉ lệ năng lượng của tia sáng tương ứng. Ta sẽ thấy cường độ sáng của các tia khúc xạ phản xạ lần 1, 2,3 .. sẽ thay đổi khi góc tới i thay đổi.

Dùng hình học dễ dàng tính được góc lệch giữa tia khúc xạ số 3 và tia tới sẽ bằng: D= 4i -2r

Mà: sini/sinr = n => D = 4i - 2 arsin (sini/n)

Khảo sát hàm này sẽ cho cực đại ứng với tia đỏ D = 42,394 độ.

Vì sao khi D cực đại thì lại cho cường độ sáng của tia đỏ lớn nhất?

Lí do: Khi D cực đại <=> dD/di = 0

=> Sự biến đổi của i sẽ làm cho D không thay đổi nhiều, có nghĩa là với những tia sáng quanh giá trị i này thì sẽ cho cường độ tia đỏ lớn hơn các tia khác. Dẫn đến việc tập trung nhiều tia đỏ. Vì thế cường độ tia sáng khúc xạ đỏ đạt giá trị cực đại.

Do đó mỗi giọt nước mưa sẽ tạo ra một hình nón tia chùm tia đỏ có góc ở đỉnh là 42,394 và trục đối xứng là tia sáng mặt trời. Do có rất nhiều giọt nước cho nên tập hợp các tia này đến mắt ta sẽ tạo thành hình tròn.

Ở các góc khác có tia đỏ không?

Câu trả lời là có nhưng đồng thời có cả các tia khác nữa và không có tia nào thắng thế về cường độ sáng cả do đó có sự tổng hợp lại thành ánh sáng trắng. Tương tự với các màu khác sẽ thấy màu xanh có góc cực đại nhỏ hơn nên nằm bên trong.

3. Tại sao bảy sắc cầu vồng lại được sắp sếp theo thứ tự như vậy?

Ánh sáng hằng ngày (do mặt trời) gọi là ánh sáng “trắng”. Ánh sáng trắng này là tổng hợp của những ánh sáng có màu sắc khác nhau. Nhìn vào một tấm kiếng, nhìn vào một cái bong bóng xà bông hay một lăng kính, bạn sẽ thấy màu sắc của các ánh sáng này. Cái khiến cho ánh sáng trắng đi qua lăng kính bị phân tích thành ánh sáng có màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím chính là do mỗi thứ ánh sáng có độ dài sóng khác nhau.

Độ dài sóng (ánh sáng) tạo thành các dải màu song song với nhau, màu nọ sát khít bên màu kia theo một thứ tự nhất định. Dải màu này được gọi là quang phổ. Trong quang phổ, luôn luôn bao giờ cũng bắt đầu bằng dải màu đỏ và kết thúc là màu tím. Cầu vồng chính là một quang phổ lớn mà thôi.

Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua những phân tử nước kết thành những gọi nước li ti thì (ánh sáng ấy) bị phân tích cũng như khi chiếu qua kính quang phổ. Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua giọt nước, ta đã thấy ánh sáng bị phân tích thành dải bảy màu. Thế rồi các ánh sáng này lại xuyên qua giọt nước khác, giọt nước khác … cứ như vậy hình thành quang phổ cầu vồng. Nhìn vào quang phổ cầu vồng, phía trên cùng bao giờ cũng là màu đỏ, phía dưới cùng bao giờ cũng là màu tím.

4. Tại sao cầu vồng có dạng một vòng cung?

cảm ơn bạn nhiều

Khám phá thành phố ngày nào cũng có cầu vồng

Sau những cơn mưa hè chợt đến chợt đi, người ta lại hồi hộp ngửa cổ lên bầu trời xanh trong để kiếm tìm một thứ đầy màu sắc, đó chính là cầu vồng. Hầu hết, ai cũng đều thích thú khi được ngắm nhìn cầu vồng trên nền trời xanh thẫm, thật tươi mát, trong lành và yên bình.

Chính vì vậy mà nhiều bạn teen mơ mộng chúng mình đều ước giá như ngày nào cũng xuất hiện cầu vồng, điều đó thật tuyệt phải không? Tớ sẽ mách các bạn một nơi mà chắc chắn các bạn sẽ phải hét ầm lên và ao ước sống ở đó. Đó là Honolulu - thủ phủ của tiểu bang Hawaii của Hoa Kỳ, đây là một trong những nơi xuất hiện nhiều cầu vồng nhất trên thế giới. Ở đây, gần như ngày nào trong mùa hè cũng đều xuất hiện cầu vồng.

Nguồn gốc của những chiếc cầu vồng ở Honolulu chính là những ngọn núi ở phía Bắc của thành phố, chúng thường xuyên bị sương mù dày đặc bao phủ trong lúc mặt trời chiếu nắng. Đó là thời điểm những chiếc cầu vồng lộng lẫy xuất hiện trên những ngọn đồi. Nhiều khi khi mặt trời sắp lặn, bầu trời ở Honolulu sẽ bị chế ngự bởi một màu đỏ và cầu vồng lúc đó không thể phát ra những màu sắc khác vì vậy chúng chỉ được "khoác lên mình" một "chiếc áo" màu đỏ duy nhất mà thôi.

Được biết, Honolulu nghĩa là "vịnh ẩn nấp" hay "nơi trú ẩn". Nơi đây là một khu du lịch nghỉ mát nổi tiếng , được mệnh danh là nơi bồng lai tiên cảnh của thế giới. Honolulu nổi tiếng với những bãi biển hàng đầu thế giới, trong đó nổi tiếng nhất là bãi biển Waikiki. Bên cạnh thưởng thức làn nước trong xanh và bãi cát tuyệt đẹp nơi đây, du khách còn có cơ hội đi tham quan rặng núi lửa kim cương Diamond Head nổi tiếng, ngắm vịnh Hanauma và rặng núi Pali hùng vĩ, hốc đá phun nước Blow Hole – nơi đón nhận những đợt sóng đỏng đảnh đánh vào. Nếu bạn là người đam mê khám phá những nền văn hoá mới lạ thì hãy đế thăm khu văn hóa của thổ dân Polynesy – tại đây bạn sẽ có cơ hội hòa nhập vào công đồng để biết thêm về thổ dân Hawaii, Samoa … với những hoạt động mô tả cuộc sống thường ngày của họ như: tết lá hoa đội đầu, trèo cây hái quả, kéo lưới đang bắt cá, nhảy múa ...

Hãy cùng ngắm nhìn thành phố Honolulu "tràn ngập" trong sắc cầu vồng rực rỡ!