Jakie aspekty interakcji falowych są odpowiedzialne za tęcze?

Jakie aspekty interakcji falowych są odpowiedzialne za tęcze?
Anonim

Odbicie, załamanie i dyspersja są głównymi zjawiskami towarzyszącymi wytwarzaniu tęczy.

Promień światła oddziałuje z kroplą wody zawieszoną w atmosferze:

Najpierw wchodzi do załamanej kropli;

Po drugie, gdy znajdzie się w kropli, promień oddziałuje z powierzchnią wody / powietrza z tyłu kropli i jest odbijany z powrotem:

Przychodzące światło słoneczne zawiera wszystkie kolory (tj. Długości fal), więc jest BIAŁE.

W A masz pierwszą interakcję. Promień oddziałuje z powietrzem / wodą. Część promienia jest odbijana (kropkowana), a część jest załamywana i zaginana wewnątrz kropli.

Wewnątrz kropli występuje dyspersja. Prędkość chromatycznych składników promienia (różne kolory) zmienia się w zależności od ich długości fali.

Zasadniczo prędkość wewnątrz medium, powiedzmy, CZERWONA zależy od liczby zwanej współczynnikiem załamania # n #. Ta liczba jest nieco inna dla każdego koloru. Ta niewielka zmiana powoduje różnicę w zginaniu różnych składników chromatycznych wewnątrz kropli. Na przykład CZERWONY jest wygięty mniej niż NIEBIESKI.

Możesz to zrozumieć, patrząc na prawo Snella dla załamania i zależność zgięcia od współczynnika załamania.

W B promień światła, który jest teraz rozproszony, oddziałuje z powierzchnią wody / powietrza. Część z nich przechodzi w powietrze (kropkowane), a część jest odbijana z powrotem do wnętrza kropli. Odbicie to jeszcze bardziej zwiększa efekt rozdzielania dyspersji, również z powodu krzywizny powierzchni kropelki, gdzie następuje odbicie.

W C obecnie oddzielone składniki chromatyczne ulegają kolejnej refrakcji, zwiększając jeszcze bardziej separację między nimi.

Możesz zobaczyć drugorzędną (słabszą) tęczę razem z pierwszą, jak pokazuje René Descartes:

(Źródło zdjęcia: René Descartes, Discours de la méthode (1637))

RAY A = Podstawowy

RAY F = Wtórny (więcej odbić wewnętrznych = słabszy)