sateenkaaret ovat luonnon kauneimpia näyttöjä. Se ei ole mikään ”asia”, eikä sitä ole olemassa tietyssä ”paikassa.”Sateenkaari on pikemminkin optinen harha tai ilmiö, jota ihminen ei hallitse ja joka ilmestyy, kun auringonvalo ja ilmakehän olosuhteet ovat juuri oikeat ja myös katsojan asema sen näkemiseen.
sateenkaari syntyy auringonvalon, veden ja ilman vuorovaikutuksen seurauksena, ja siksi se näkyy lähinnä aurinkoisena ja sateisena päivänä. Sateenkaaren muodostumiseen liittyy fysikaalinen ilmiö, johon kuuluvat hajonta, taittuminen, heijastuminen ja täydellinen sisäinen heijastus.
sateenkaari muodostuu auringonvalon ja ilmakehän olosuhteiden vuoksi. Valo tulee vesipisaraan, hidastuu ja taipuu kulkiessaan ilmasta veteen, joka on tiheämpää. Valo heijastuu pisaran sisältä erottuen komponenttinsa aallonpituuksiin tai väreihin. Kun valo poistuu pisarasta, se luo sateenkaaren. Tämä tapahtuu, kun auringon säteet joutuvat kosketukseen sadepisaran kanssa tietyssä kulmassa.
vaiheittainen sateenkaaren muodostumisprosessi
sateenkaaren muodostuminen on kuvattu vaihe vaiheelta alla:
auringonsäteet iskevät Sadepisaraan
auringosta tulevan valkoisen valon pitäisi osua vesipisaroihin tietyssä kulmassa. Muodostuva kulma on hyvin ratkaiseva, koska se määrittää, muodostuuko sateenkaari vai ei. Sateenkaaria muodostuu enimmäkseen aamunkoitteessa tai myöhään iltapäivällä, koska on parasta, jos aurinko on melko matalalla taivaalla ja tarjoaa ihanteellisen kulman sateenkaaren muodostamiseksi. Kun kulma ei ole sopiva, emme pysty näkemään sateenkaarta.
osa auringonvalosta heijastuu
kun auringonsäteet iskevät tai joutuvat kosketuksiin vesipisaroiden kanssa, auringon valo heijastuu. Samalla valo tottelee heijastuksen lakia. Sen voi ymmärtää paremmin, kun näemme lasi-ikkunan läpi, mutta samalla voi nähdä oman peilikuvansa. Tämä johtuu siitä, että ikkuna sekä lähettää että heijastaa valoa. Vesi voi tehdä tämän myös.
3. Muu Valo taittuu
taittumaton valo ylittää ilman ja veden rajakerroksen ja hidastuu, koska vesi on ilmaa tiheämpää. Nopeuden pieneneminen saa valon kulkuradan taipumaan, mitä kutsutaan taittumiseksi. Tästä syystä sateenkaari kaartuu tai kaartuu aina kohti normaalia linjaa.
valkoinen valo jakautuu eri väreihin
valkoinen valo koostuu värispektristä, jolla kullakin on oma aallonpituutensa. Eri aallonpituudet kulkevat eri nopeuksilla, kun ne kohtaavat tiheämmän tai harvemman väliaineen muutoksen; nopeuksiin vaikuttaa määrien ero. Siksi värit eroavat toisistaan. Tätä ilmiötä kutsutaan Dispersioksi. Tämän vuoksi sateenkaari on saanut eri värejä.
valot heijastuvat Sadepisaran takaa
kun valo osuu veden ja ilman rajapintaan sadepisaran takaosassa, se muodostaa kulman. Jos kohtauskulma on suurempi verrattuna kriittiseen kulmaan, syntyy täydellinen sisäinen heijastus ja sateenkaari voidaan nähdä. Jos taas kulma on pienempi kuin kriittinen kulma, muodostunutta sateenkaarta ei näy.
enemmän taittumista tapahtuu
valon poistuessa sadepisarasta, sen nopeus muuttuu. Koska tässä vaiheessa valon liike on pois tiheämmästä (vedestä) vähemmän tiheään (ilmasta) väliaineesta, nopeus on siten suurempi. Nopeuden nousu saa valoaallot tai valon kulkuradan taipumaan pois normaalista linjasta. Tämä on toinen esimerkki taittumisesta. Tämä taittuminen vaikuttaa sateenkaaren muotoutumiseen.
Värimuodot, joiden hajonta on suurempi
kun säteet taittuvat jälleen, eri aallonpituudet muuttuvat eri laajuisiksi ja lisäävät sateenkaaren värien selkeää muodostumista. Valkoisen valon ja taittumisen komponenttivärien edelleen erotellessa sateenkaaren selvät värit ja muoto näkyvät dispersiolla.
miksi sateenkaari ilmestyy sateen jälkeen?
kolmen ehdon on täytyttävä, jotta sateenkaari näkyisi. Ensin täytyy sataa, koska sateenkaari vaatii vesipisaroita leijumaan ilmassa. Siksi se näkyy heti sateen jälkeen. Toiseksi, auringon täytyy paistaa. Kolmanneksi tarkkailijan on sijaittava auringon ja sateen välissä.
auringon on oltava selässäsi, ja pilvet väistyvät auringosta sateenkaaren näkyväksi. Taivaalla sateenkaaren kaari on sitä korkeampi, mitä matalampi aurinko on.
miten sateenkaari saa värinsä?
Isaac Newton todisti, että taittumisen vuoksi valkoisella valolla on taipumus erkaantua aineosansa aallonpituuksiksi. Newtonin panos antoi uuden käsityksen siitä, että valkoinen valo on värillisen valon sekoitus ja että jokainen väri taittuu eri tavalla. Eri värit vastaavat valoa eri aallonpituuksilla ja taittuvat eriasteisiksi. Tätä värien erotteluprosessia kutsutaan dispersioksi.
kun auringonvalon värit on erotettu toisistaan taittumalla, pystymme erottamaan ne kirkkaudessa, joka on sateenkaari, näyttävä värisäde. Auringonvalo näyttää valkoiselta, mutta se koostuu todella eri väreistä, kuten violetista, indigosta, sinisestä, vihreästä, keltaisesta, oranssista ja punaisesta (VIBGYOR).
aurinko luo sateenkaaria, kun valkoinen auringonvalo kulkee sadepisaroiden läpi. Täällä sadepisarat toimivat kuin pienet prismat, jotka taivuttavat valkoisessa valossa eri värejä, joten valo leviää värinauhaksi, joka voi heijastua takaisin sinulle sateenkaarena.
mitä sateenkaaren 7 väriä tarkoittavat?
auringonvalo koostuu monista valon aallonpituuksista tai väreistä. Jokaisella väriaallolla on eri pituus. Yleensä jotkut näistä aallonpituuksista taipuvat suhteellisesti enemmän kuin toiset sillä hetkellä, kun valo tulee vesipisaraan. Kun valo siis poistuu vesipisarasta, se jakautuu kaikkiin aallonpituuksiinsa. Näemme 7 sateenkaaren väriä, ja ne ovat violetti, indigo, sininen, vihreä, Keltainen, oranssi ja punainen.
esimerkiksi punaisella valolla on pisin aallonpituus ja se taipuu vain noin 42 asteen kulmassa. Kun taas violetilla valolla on lyhin aallonpituus ja se taipuu noin 40 asteen kulmassa ennen kuin se poistuu vesipisarasta. Koska punaisen valon aallonpituus on pidempi, se näkyy useimmiten sateenkaaren ulkoreunalla. Näin punainen on ylhäältä ja violetti alhaalta.
vastaavasti myös muut värit ovat järjestyksessä niiden aallonpituuden mukaan. Samoin sateenkaaresta heijastuu myös muita valoaaltoja; nämä valoaallot eivät kuitenkaan näy paljaalle ihmissilmällemme. Myös näitä näkymättömiä säteitä on havaittu olevan sateenkaaren molemmilla puolilla.
ultraviolettisäteet ovat violetteja säteitä lyhyempiä ja röntgensäteet jopa ultraviolettisäteilyä lyhyempiä. Gammasäteilyä esiintyy yleensä sateenkaaren tämän puolen ääripäässä. Spektrin toisessa päässä on infrapunasäteily ja radioaallot.