Ktoré aspekty vlnových interakcií sú zodpovedné za dúhy?

Reflexia, lom a rozptyl sú hlavnými fenoménmi, ktoré vyvolávajú dúhu.

Lúč svetla interaguje s kvapôčkou vody suspendovanou v atmosfére:

Najprv vstupuje do kvapky, ktorá sa lámala;

Po druhé, raz vo vnútri kvapky lúč interaguje s rozhraním voda / vzduch na zadnej strane kvapky a odráža sa späť:

Vstupné svetlo zo Slnka obsahuje všetky farby (t. J. Vlnové dĺžky), takže je to BIELA.

V A máte prvú interakciu. Lúč interaguje s rozhraním vzduch / voda. Časť lúča je zrkadlená (bodkovaná) a časť je lámaná a ohýbaná vo vnútri kvapky.

Vo vnútri kvapky dochádza k disperzii. Rýchlosť chromatických zložiek lúča (rôzne farby) sa mení podľa ich vlnovej dĺžky.

V podstate rýchlosť v médiu, povedzme RED, závisí od čísla nazývaného Refractive Index # N #, Toto číslo je mierne odlišné pre každú farbu. Táto malá odchýlka spôsobuje rozdiel v ohybe rôznych chromatických zložiek vo vnútri kvapky. Napríklad, ČERVENÁ je ohnutá menej ako MODRÁ.

Môžete to pochopiť tým, že sa pozriete na Snellov zákon pre refrakciu a závislosť ohybu s indexom lomu.

V B svetelný lúč, ktorý je teraz rozptýlený, interaguje s rozhraním voda / vzduch. Časť z nich prechádza do vzduchu (bodkovaný) a časť sa odráža späť vo vnútri kvapky. Tento odraz sa ešte viac zvyšuje separačným účinkom disperzie, čo je tiež spôsobené zakrivením povrchu kvapky, kde dochádza k odrazu.

V C sa teraz oddelené chromatické komponenty podrobujú ďalšiemu lomu, čím sa ešte viac zvyšuje oddelenie medzi nimi.

Môžete vidieť sekundárnu (slabšiu) dúhu spolu s prvou, ako ukazuje René Descartes:

(Zdroj obrázku: René Descartes, Discours de la méthode (1637))

RAY A = Primary

RAY F = Sekundárny (viac vnútorných odrazov = slabší)