Sau những cơn mưa rào vào mùa hè, trên nền trời thường xuất hiện một dải cầu vồng với bảy sắc màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm tím được tạo nên bởi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ từ những hạt nước.
Cầu vồng là gì ?
Cầu vồng là do hiện tượng tia sáng tán sắc trong các hạt nước mưa, thực ra mọi tia sáng đều phản xạ nhiều lần trong giọt nước. Tia tới mắt ta là các tia khúc xạ thoát ra khỏi giọt nước. Các tia tạo ra cầu vồng bậc 1 là các tia sau một lần phản xạ rồi thoát ra. Cầu vồng bậc hai là sau 2 lần phản xạ. Vì sao không có cầu vồng bậc ba :Vì tia sau ba lần phản xạ trong giọt nước , sau khi khúc xạ sẽ không tới mắt ta (tính toán cụ thể sẽ thấy).


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 goc 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

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--> tập trung nhiều tia đỏ --> 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 as mt! 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?

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 --> tổng hợp lại thành ánh sáng trắng!

Tương tự với các màu khác sẽ thấy màu xanh có góc cực đại nhỏ hơn --> nằm bên trong!

Với cầu vồng thứ cấp ( còn gọi là cầu vồng tay vịn) góc lệch sau của tia tới và tia ló sau 2 lần phản xạ trong giọt mưa sẽ tính theo công thức delta dưới đây .Khảo sát sự biến thiên hàm delta theo alpha ta sẽ thấy góc của cầu vồng tay vịn với tia đỏ vào khoảng 51 độ . Điều đáng nói là dựa vào hàm này sẽ thấy tia màu xanh sẽ có góc cực đại lớn hơn tia đỏ do đó nó nằm ở vòng ngoài . Điều này giải thích sự phân bố màu ngược nhau của cầu vồng chính và cầu vồng tay vịn.

Vậy khi nào có cầu vồng ?
Khi có một đám bụi nước đủ lớn : Đám mây, bên thác nước hoặc thậm chí bạn phun một ngụm nước thật mạnh . Điều đáng nói muốn quan sát được cầu vồng bạn phải đứng quay lưng về phía mặt trời như vậy nếu vào buổi sáng thì các cơn mưa đằng tây thường cho cầu vồng và ngược lại vào buổi chiều các cơn mưa đằng đông mới cho cầu vồng.
Có khi nào nhìn thấy cả vòng tròn không ?
Câu trả lời là có : Đó là khi bạn bay trên máy bay và nhìn từ trên xuống đám mây. Khi đứng dưới mặt đất thì không thể nhìn thấy cả vòng tròn .
Cầu vồng có chuyển động không ?
Có, vì phương của tia mặt trời thay đổi do đó khi mặt trời mọc cầu vồng sẽ chuyển động xuống dưới và ngược lại . Tuy nhiên sự thay đổi phương của tia sáng khá chậm mà cầu vồng thường tồn tại trong thời gian ngắn do đó người ta khó nhận thấy sự chuyển động của cầu vồng.
Các hiện tượng lạ về cầu vồng
Cầu vồng cả vòng tròn :
Ngày 6/7/2007, một cầu vồng hình tròn bất ngờ xuất hiện trên bầu trời Malaysia. Hiện tượng thiên nhiên kỳ lạ gây không ít ngỡ ngàng cho dân chúng và trở thành đề tài nóng hổi cho các phương tiện truyền thông nước này.
Trên thực tế, đó không phải là một cầu vồng thật mà là hiện tượng “giả mặt trời” hiếm gặp; xuất hiện khi mặt trời dưới tầng trời thấp, ánh sáng của nó bắt được những sợi mảnh được hình thành từ hơi nước thuỷ tinh.
Đứng cách bề mặt trái đất khoảng 1,6093 km của tầng khí quyển, những tia sáng bị hạt băng trong không khí khúc xạ nên hình thành một vòng tròn quay quanh mặt trời.
Đức Phật hiện hình trên núi Tổ Sơn
Cơn mưa lớn trút xuống huyện Cầm Hoàng Đảo, phía bắc tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc sáng hôm 1/7 đã để lại một chiếc cầu vồng rực rỡ trên đỉnh núi Tổ Sơn. Kỳ lạ thay ngay chính giữa vầng sáng, một bóng người hiện lên mờ ảo như thể Đức phật giáng trần.
Theo nhân chứng kể lại, “Đức phật” ở lại trên đỉnh núi hơn một tiếng đồng hồ sau đó mới “bay” đi.
Cảnh tượng kéo dài không lâu nhưng cũng đủ thu hút hàng trăm người hiếu kỳ đổ về chân núi Tổ Sơn để được tận mắt chiêm ngưỡng.
Về bản chất đây là một hiện tượng quang học tương tự như quầng của mặt trăng.
Cầu vồng ngược
Bạn đã từng nghe nói đến "cầu vồng ngược"? Đó là một hiện tượng quang học độc đáo, thú vị và không hề có liên quan đến những giọt nước mưa. Andrew G. Saffas - một nghệ sĩ kiêm nhiếp ảnh gia đã may mắn chụp lại được khoảnh khắc đáng nhớ này vào một buổi chiều có sương mù
Về mặt vật lí thì đây không phải là cầu vồng, cũng không phải do tác giả của bức hình đã sử dụng kĩ xảo điện ảnh. Đây là một hiện tượng đặc biệt, và nguyên nhân của nó không hề có liên quan đến mưa, mà là kết quả của hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua một loại tinh thể lỏng.
Andrew G. Saffas, một nghệ sĩ kiêm nhiếp ảnh gia chuyên về các hiện tượng tương hợp, đã quan sát thấy loại “cầu vồng” này vào 3h51 phút một buổi chiều đẹp trời. Sáng ngày hôm đó có một trận mưa, điều này khiến ông cho rằng đây là một dị bản của ánh cầu vồng quen thuộc - hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa.
Kì thực hình ảnh mà Saffas trông thấy là một hiện tượng quang học có tên chuyên môn là Cung cir*****zenithal. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự tán sắc của ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua một loại tinh thể lỏng mà mắt thường không nhìn thấy được trong một điều kiện khí hậu nhất định. Theo nghiên cứu thì loại tinh thể gây ra hiện tượng này không lớn hơn một hạt cát, có sáu mặt và chỉ xuất hiện ở độ cao từ 5 đến 8 km trong điều kiện thời tiết có sương mù và nhiều mây.
vào buổi chiều muộn của ngày này, khi ánh mặt trời buông xuống, bầu trời vẫn mang một màu xanh tươi sáng. Khi đó, ánh mặt trời có thể chiếu xéo qua những tinh thể lỏng. Chính hiện tượng này tạo ra sự tán sắc của các tia nắng và tạo ra những hình ảnh tương tự như người ta vẫn thấy ở các cầu vồng thông thường.
Tuy nhiên, cung bậc của loại cầu vồng này có thứ tự xuất hiện hoàn toàn ngược lại với màu sắc của cầu vồng bình thường. Các màu sắc cầu vồng thường nằm theo thứ tự đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Còn ở hiện tượng quang học này, màu đỏ hiện ra ở cuối và hai màu chàm và tím xuất hiện đầu tiên. Theo nghiên cứu của nhà vật lí học Joe Jordan, hiện tượng này sẽ kết thúc khi các tinh thể lỏng không còn tồn tại.       Nếu các bạn có câu hỏi nào thắc mắc xin gửi câu hỏi về địa chỉ Tranhoancavico@gmail.com

---

Trần Đức Hoàn @ 21:59 04/05/2009
Số lượt xem: 445