Hiện tượng cầu vồng?

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.

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.

Do cầu vồng được nhìn bởi cùng 1 góc (gần 42 độ với cầu vồng bậc 1 và 53 độ với cầu vồng bậc 2), là góc mà cường độ sáng của tất cả các tia mặt trời qua các giọt nước là đạt cực đại, nên cầu vồng có dạng một cung tròn. ( có lẽ đây là cách giải thích ).

à thích xem cầu vồng thì ngậm hụm nc to đứng hướng về phía mặt trời phun phì 1 cái sao cho hạt nc phun ra thật nhỏ là thấy ngay cứ gì phải đợi thiên nhiên.

Cho dù cầu vòng luôn luôn hiện diện, nhưng từ khi Newton thí nghiệm về ánh sáng đi ngang qua lăng kính và kết luận rằng ánh sáng trắng là sự tổng hợp của những màu của phổ thấy được (xem bài Sự phân tích ánh sáng của Newton)

Như vậy cầu vòng là do sự khúc xạ (réfraction) và phản xạ những tia sáng đến mắt người quan sát từ mỗi giọt nước.

Mỗi giọt là một lăng kính nhỏ tí. Cầu vòng có dạng một giải màu đều đặn vì những giọt nước đều giống nhau.

Sự khúc xạ là một hiện tượng thiên nhiên chia ánh sáng thành những màu sắc khác nhau.

Khi mặt trời chiếu qua một bầu khí quyển trong sạch, ánh sáng có vẻ trắng. Ánh sáng trắng gồm vô số màu (nhưng ta chỉ thấy được 7 màu căn bản).

Khi 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 .

Vòng cung này có một góc khoảng 42 độ. Màu đỏ lúc nào cũng ở bờ (phía trên) bên ngoài trong lúc màu tím thì ở đối diện, gần đất nhất. Cầu vòng là một hiện tượng quang học nó có vẻ như di chuyển cùng một lúc với người quan sát. Khi tia sáng mặt trời va chạm vào một phần tử của khí quyển, nó thay đổi hướng đi: một phần của tia sáng vào trong phần tử này rồi phản chiếu trở lại (đổi chiều). Phần còn lại của tia sáng được phản xạ bởi phần tử mà ta gọi là "nảy lên" (rebondir). Những cầu vòng hiện ra khi tia sáng chạm vào những giọt nước mưa tùy góc độ lớn nhỏ mà độ lớn và chiều cao của cầu vòng thay đổi. Ðộ lớn của giọt nước cũng ảnh hưởng đến màu sắc của cầu vòng.

Những giọt nước tuốt trên cao góp phần cho màu đỏ

Những giọt nước dưới thấp góp phần cho màu lam

Cầu vòng tùy thuộc vào sự chuyển động của giọt nước, của vị trí mặt trời và của người quan sát . Không có hai người quan sát cùng một cầu vòng vì nó tạo bởi những giọt nước khác nhau, nói cách khác mỗi màu ta thấy là do từ những giọt nước khác nhau. Lẽ đương nhiên ta không thể thấy chỉ một cầu vòng bởi vì nó di chuyển cùng một lúc với ta và góc quan sát của ta thay đổi không ngừng.

Ðộ lớn của giọt nước cũng ảnh hưởng đến dạng của cầu vòng. Giọt nước càng lớn, nó càng phân tán ánh sáng và cầu vòng lại càng được 7 màu rõ ràng .

Chính vì những giọt nước tạo ra sự xuất hiện của cầu vòng nên nó phải ở phía đối diện với mặt trời. Mặt trời càng thấp, cầu vòng càng cao nên quan sát buổi sáng và buổi chiều là lúc tốt nhất. Khi mặt trời lên cao cầu vòng càng phẳng và khi cao hơn 42° so với chân trời thì ta không thể thấy nó nữa.

Muốn có cầu vòng 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 vòng đẹp.

Chính vì những giọt nước tạo ra sự xuất hiện của cầu vòng nên nó phải ở phía đối diện với mặt trời. Mặt trời càng thấp, cầu vòng càng cao nên quan sát buổi sáng và buổi chiều là lúc tốt nhất. Khi mặt trời lên cao cầu vòng càng phẳng và khi cao hơn 42° so với chân trời thì ta không thể thấy nó nữa.

Muốn có cầu vòng 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 vòng đẹp.

noi thuong co cau vong la

Có những vùng được nổi tiếng về sự xuất hiện thường xuyên của cầu vòng, 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 vòng lộng lẫy trên những ngọn đồi. Nhiều khi khi trời sắp lặn, bầu trời đuợc chế ngự bởi một màu đỏ và cầu vòng không thể phát ra những màu khác nên chỉ hiện ra màu đỏ.

Nơi có vòi nước phun ta cũng thấy hiện tuợng cầu vòng. 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.

Tại sao cầu vòng có dạng một vòng cung?

Phần dưới không thấy được vì ở dưới trái đất

Ðộ cong của quả đất làm cho quan sát viên chỉ nhìn thấy một nửa vòng. Thật ra thì nếu nhìn từ máy bay hay đứng trên một núi cao nhìn một trận m ưa lớn và hiếm khi ta có thể thấy cầu vòng dưới dạng một vòng tròn.

Phần chú thích :Chính xác, cầu vòng không chỉ là hiện tượng khúc xạ, mà nó phải kết hợp phản xạ toàn phần, khi ánh sáng đi qua những giọt nước mưa.

- Nếu con ngươi của mắt chúng ta to bằng cái trống, thì chúng ta cũng không chiêm ngưỡng được hiện tượng đẹp mắt này, vì có loạn xạ các cầu vòng đập vào mắt ta. Con ngươi bé nhỏ của chúng ta đã hạn chế các cầu vòng loạn xạ không cần thiết đó.

- Đối với các giọt nhỏ li ti, cầu vòng là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng ( Huygens - Fresnel), vì vậy nó có màu trắng, chứ không phải là hiện tượng khúc xạ và phản xạ toàn phần, như các cầu vòng có màu khác

Có thể có nhiều cầu vòng cùng một lúc

Hiện tượng này gồm có một vòng cung sơ cấp và một vòng cung thứ cấp, một giải sẫm màu Alexandre và những vòng cung thừa. Vòng cung sơ cấp hướng vào giữa đường nối giữa mặt trời và người quan sát. Bán kính góc là 41° và chiều rộng là 2°15. Màu đỏ ở bên ngoài. Màu luôn luôn được xếp đặt từ dưới lên như sau: tím, chàm, lam, xanh lá cây, vàng, cam, đỏ. Nhưng không rõ nét giữa những màu. Vòng cung thứ cấp, đồng tâm với vòng sơ cấp, bán kính góc khoảng 52° . Những màu sắp đặt theo thứ tự ngược lại: Ðỏ ở phía dưới và tím ở phía trên. giữa hai vòng cung, trời thường có màu sậm hơn bên ngoài

Vòng thứ hai này mờ hơn gấp 10 lần vòng chính.

Những loại cầu vòng khác nhau

Buổi sớm, khi mặt trời đốt nóng mặt đất và sương mù định tan di, lúc này cầu vòng có thể hình thành bởi vì sương mù giống như mây nơi mặt đất. Vào một đêm trăng sáng khi trăng ở thấp gần chân trời, cũng có khi thấy cầu vòng vì ánh sáng của trăng khúc xạ khi gặp mưa. Màu sẽ lợt, có khi chỉ có một đường cong màu đỏ lợt.Có khi chúng ta chỉ thấy một phần của cầu vòng khi mưa không đều hay mây bị xé ra. Tuyết rơi không bao giờ cho cầu vòng (tại vì tuyết phản chiếu trả lại tất cả ánh sáng, mà "tất cả ánh sáng" tức là trắng.

Xin dẫn ra một vài đường link về vấn đề này:

- Các bài viết về cầu vồng nói chung:

http://www.giaovien.net/thinghiemquanghoc/quanghin...

http://www.khoahoc.com.vn/view.asp?Cat_ID=7&news_i...

http://vnexpress.net/Vietnam/Khoa-hoc/2007/03/3B9F...

- Cầu vồng ngược:

http://vietbao.vn/The-gioi/Cau-vong-nguoc/55157968...

- Cầu vồng lửa:

http://www.dantri.com.vn/chuyenla/7-hien-tuong-ky-...

- Cầu vồng hình tròn:

http://www.xaluan.com/modules.php?name=News&file=a...

Chào bạn!

Mùa hè, thời gian của những trận mưa rào không dài lắm, thêm vào đó phạm vi cũng không rộng, vì vậy sau cơn mưa ánh sáng mặt trời sẽ xuất hiện ngay. Lúc này trong không trung vẫn còn chứa đầy các hạt nước, hoặc đôi lúc vẫn còn mưa lâm râm. Khi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ và phản chiếu bởi các hạt nước, cầu vồng bảy sắc sẽ óng ánh xuất hiện trên nền trời.

Hiện tượng cầu vồng được hình thành khi ánh sáng mặt trời chiếu qua các giọt mưa. Các giọt mưa giống như lăng kính khúc xạ và tán sắc ánh sáng Mặt trời thành quang phổ màu sắc quen thuộc: Đỏ-Cam-Vàng-Lục-Lam-Chàm-Tím. + Hàng loạt giọt mưa sẽ tạo ra một cầu vồng. Với màu đỏ ở phía trên, bên ngoài và màu tím ở phía dưới, bên trong.

Vào mùa đông, thời tiết lạnh lẽo và không khí rất hanh khô, hiếm khi xuất hiện những cơn mưa, vì vậy các trận mưa rào ít đi nên không đủ điều kiện để tạo ra cầu vồng.

Theo quy luật vật lý, một tia sáng đi qua một giọt nước sẽ bị chuyển hướng do tính chất khúc xạ của nước, sau đó phản xạ trở lại bởi bề mặt trong giọt nước rồi khúc xạ một lần nữa khi đi ra. Giữa tia đi vào và tia đi ra khỏi giọt nước hình thành một góc khoảng 42 độ. Ánh sáng mặt trời bao gồm các tia có độ dài sóng khác nhau và chúng sẽ bị phân tách khi đi qua giọt nước. Mức độ khúc xạ của các tia này hơi khác nhau. Tia màu tím đi ra khỏi giọt nước ở một góc khoảng 40 độ trong khi tia màu đỏ đi ra ở khoảng 42 độ.

Để nhìn thấy được cầu vồng, tia sáng phản xạ khỏi giọt nước cần phải đến được mắt người quan sát. Mắt không thể nào tiếp nhận được toàn bộ các tia sáng phản xạ từ một giọt nước, nhưng có thể thấy tia màu xanh từ vài giọt này, tia màu đỏ từ vài giọt khác...

Những giọt nước có tia màu đỏ phản xạ về đến được mắt của người quan sát là những giọt nằm trên một hình nón có đỉnh là vị trí quan sát, trục là đường thẳng đi qua mắt và song song với hướng nắng, độ dốc của nón chính là góc mà tia này phản xạ ra khỏi các giọt nước (42 độ). Tương tự với các màu khác. Như vậy, người quan sát sẽ thấy được các vòng màu, có thứ tự từ ngoài vào trong (góc phản xạ từ lớn tới nhỏ) như sau: đỏ, cam, vàng, lục , lam, chàm nếu đứng trên máy bay hoặc ở một độ cao nhất định.

--------------------------------------------------------------------------------

ĐỂ DỄ HIỂU HƠN, TÔI GIẢI THÍCH THÊM NHƯ SAU :

Bạn thấy một cầu vồng khi Mặt trời ở phía sau lưng bạn và các hạt mưa ở trong các đám mây phía trước. Các tia sáng đi qua trên đầu bạn từ phía sau, chiếu vào các hạt mưa, bị khúc xạ, tán sắc, phản xạ lại, đi vào mắt bạn. Mắt phải tiếp nhận các tia sáng chiếu tới từ hạt mưa theo một góc cụ thể để có thể nhận được màu sắc.Như vậy, không có hai người nào cùng thấy một cầu vồng. Nếu nhìn vào cầu vồng, và mỗi người đều ở một góc đứng khác nhau để nhìn thấy cầu vồng. Sở dĩ chỉ trông thấy một phần của vòng tròn vì hiện diện của trái đất ngăn trở tia sáng Mặt trời. Những hành khách trên máy bay có thể nhìn thấy cả một vòng tròn đầy đủ. + Đôi khi, người ta còn thấy bên ngoài cầu vồng thứ nhất một cầu vồng thứ hai lớn hơn, có màu sắc sắp xếp ngược lại. Điều này xảy ra do ánh sáng đi cùng theo một con đường, nhưng tia sáng bị phản xạ lại hai lần trong giọt mưa và ngoài giọt mưa. Do đó, trật tự màu sắc bị lật ngược, và trong mỗi lần phản xạ ánh sáng bị yếu đi. Do vậy, cầu vồng thứ hai mờ ảo và ít khi được thấy.

Để kiểm chứng, vào lúc thời tiết ấm, bạn có thể tự tạo cầu vồng bằng ống tưới nước sao cho nước phun ra đều và Mặt trời nằm phía sau lưng bạn.