موضوع مقاله: رنگین‌کمان | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رنگین‌کمان | مقدمه: رنگین‌کمان پدیده‌ای نوری و کمانی‌شکل است که زمانی که خورشید به قطره‌های نم و رطوبت جو زمین می‌تابد باعث ایجاد طیفی از نور در آسمان می‌شود. | ## بخش 1: رنگین‌کمان | زمانی که اشعه ی خورشید وارد هر بک از قطرات باران می شود نور می شکند و‌منعکس می گردد،در جریان این عمل قطرات باران اشعه ی خورشید را شکسته و رنگ های آن را آشکار می کنند. اما بیننده معمولاً کمانی را می‌بیند که توسط قطره‌های درخشان، در بالای زمین و در امتداد خطی از خورشید تا چشم بیننده تشکیل شده است. در یک رنگین‌کمان اصلی (رنگین‌کمان پایین‌تر، و معمولاً روشن‌تر) رنگ قرمز در بخش بیرونی (یا بالایی) کمان، و بنفش در بخش درونی دیده می‌شود. این رنگین‌کمان دومی ممکن است بالا و بیرون کمان اصلی دیده شود، و ترتیب رنگ‌هایش معکوس شده است (رنگ قرمز در هر یک از دو رنگین‌کمان به سوی دیگری است). این رنگین‌کمان دوم با دو بار انعکاس نور در قطره‌های آب بوگوتایی) غیرممکن‌اند، چون انعکاس سوم از نور درون قطره‌های آب پرتوهایشان را تقریباً در جهت خورشید می‌تاباند، و از اینرو نامرئی هستند. ممکن است بعضی پدیده‌ها (نظیر «کمان‌های اضافی» خیلی نزدیک و درون کمان‌های اصلی) با «رنگین‌کمان‌های سه‌تایی» اشتباه گرفته شوند. همچنین برای یک ناظر غیرممکن است که برای دیدن رنگین‌کمان حاصل از قطره‌های آب در زاویه‌ای به‌جز زاویه مرسوم (که ۴۲درجه با جهت مخالف خورشید می‌سازد) طرحی بریزد. حتی اگر ناظری ناظر دیگری را که به نظر می‌رسد «زیر» یا «در انتهای» یک رنگین‌کمان است ببیند، ناظر دوم رنگین‌کمان متفاوتی را، در همان زاویه‌ای که ناظر اول دیده بود، خواهد دید. از این‌رو، یک «رنگین‌کمان» شیء فیزیکی نیست، و به‌طور فیزیکی نمی‌توان به آن نزدیک شد. یک رنگین‌کمان طیف پیوسته‌ای از رنگ‌ها را پوشش می‌دهد؛ نوارهای متمایز (شامل تعدادی نوار) که ساختهٔ دید رنگی انسان هستند، و هیچ نوع نواربندیی در یک عکس سیاه سفید از رنگین‌کمان مشاهده نمی‌شود (فقط گرادیان ملایمی از شدت به یک مقدار بیشینه می‌رسد، سپس با یک کمینه در طرف دیگر کمان محو می‌شود). برای رنگ‌هایی که با چشم انسان عادی دیده می‌شود، توالی ذکرشده و به‌یادمانده، در فارسی، هفت‌تایی قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی سیر و بنفش است. به جز باران، مه، افشانه، و شبنم معلق در هوا نیز می‌توانند رنگین‌کمان تشکیل دهند. به دلیل همین رنگین‌کمان‌ها اغلب در نیمهٔ غربی آسمان به هنگام صبح و در نیمهٔ شرقی آسمان به هنگام عصر دیده می‌شوند. جلوه‌های تماشایی رنگین‌کمان‌ها در زمانی که نیمی از آسمان به خاطر وجود ابرهای در حال بارش تاریک است و ناظر در مکانی با آسمانی صاف و در جهت خورشید قرار دارد، دیده خواهد شد. در طی این شرایط خوب دید، اغلب رنگین‌کمانی بزرگ‌تر ولی کمرنگ‌تر با فاصلهٔ ۱۰ درجه بیرون از رنگین‌کمان اصلی و ترتیب رنگی وارونه (نسبت به رنگین‌کمان اصلی) نمایان می‌شود معمولاً در نزدیکی آبشارها و فوارهها نیز اثر رنگین‌کمان دیده می‌شود. به علاوه، در طول یک روز آفتابی این اثر را می‌توان به‌طور مصنوعی با پراکنده‌ساختن قطره‌های آب در هوا ایجاد کرد. یک مهتاب کمان، رنگین‌کمان ماهتابی یا رنگین‌کمان شب‌هنگام، را به ندرت در شب‌های شدیداً مهتابی می‌توان مشاهده کرد. | ## بخش 2: رنگین‌کمان | از آنجا که قوهٔ بینایی انسان برای رنگ در نور کم ضعیف است، مهتاب کمان‌ها اغلب سفید مشاهده می‌شوند. عکاسی از نیم‌دایرهٔ کامل رنگین‌کمان در یک فریم مشکل است، چون نیاز به زاویه دید ۸۴ درجه است. برای یک دوربین ۳۵mm، یک عدسی با فاصله کانونی ۱۹mm یا عدسی زاویه-گسترده کمتر مورد نیاز است. حال که نرم‌افزارهای قدرتمندی برای چسباندن چندین عکس در یک سراسرنما در دسترس است، تصاویر کل کمان و حتی کمان‌های ثانویه را می‌توان به راحتی از یک سری از فریم‌های روی‌هم افتاده ساخت. از داخل هواپیما، شخص شانس دیدن تمام دایرهٔ رنگین‌کمان را، با سایهٔ هواپیما در مرکز، دارد. این پدیده می‌تواند با گلوری اشتباه گرفته شود، اما یک گلوری معمولاً خیلی کوچک‌تر است، تنها ۲۰–۵درجه را پوشش می‌دهد. حالت‌های رنگ رنگین‌کمان پیوسته‌ای از رنگ‌ها را پوشش می‌دهد- تفکیک ظاهری محصول رنگ‌دانه‌های نوری در چشم انسان و پردازش عصبی خروجی‌های گیرنده‌های نوری‌مان در مغز است. از آنجا که قلهٔ پاسخ گیرنده‌های رنگی انسان از فردی به فرد دیگر تغییر می‌کند، افراد مختلف اندکی رنگ‌ها را متفاوت خواهند دید، و افرادی که کور رنگ هستند تعداد کمتری از رنگ‌ها را خواهند دید. با این حال، هفت رنگی که در زیر لیست شده‌اند گمان می‌شود که از این حکایت می‌کنند که انسان‌ها در هر کجا، با دید رنگی عادی، رنگین‌کمان را چگونه می‌بینند. نیوتن به‌طور ابتکاری (۱۶۷۲م) تنها پنج رنگ اصلی را نامگذاری کرد: قرمز، زرد، سبز، آبی و بنفش. نارنجی و نیلی سیر را بعداً اضافه کرد، تا در توافق با تعداد نت‌ها در مقیاسی موسیقایی هفت رنگ را بدهد. می‌توان علت این پراکندگی را باران دانست که باعث پیدایش پدیده نادر و زیبای تکین کمان می‌شود. توضیح علمی نور که ابتدا هنگام ورود به سطح قطره باران شکسته شده است، در پشت قطره بازتاب می‌کند، و بار دیگر هنگام ترک قطره می‌شکند. اثر کلی به گونه‌ای است که نور ورودی در گسترهٔ عریضی از زاویه‌ها، با بیشترین شدت نوری در زاویهٔ ۴۰ تا ۴۲ درجه، بازمی‌تابد. آب دریا شاخص شکست بزرگتری نسبت به آب باران دارد، از اینرو شعاع «رنگین‌کمان» در افشانهٔ دریا کوچکتر از یک رنگین‌کمان واقعی است. این رنگین‌کمان برای چشم غیر مسلح با چینش از دست رفته‌ای از این کمان‌ها مشاهده می‌شود. نور آبی (طول موج کوتاهتر) در زاویهٔ بزرگتری نسبت به نور قرمز می‌شکند، اما بواسطهٔ بازتاب پرتوهای نور از پشت قطره، نور آبی نسبت به نور قرمز هنگام خروج از قطره با زاویهٔ کمتری با پرتو سفید فرودی اصلی می‌سازد. | ## بخش 3: رنگین‌کمان | ممکن است فکر کنید که عجیب است که الگوی رنگ‌ها در یک رنگین‌کمان قرمز را در بیرون کمان و آبی را در درون آن دارد. با این‌حال، زمانیکه این موضوع را با دقت بیشتری وارسی کنیم، متوجه می‌شویم که اگر نور قرمز خارج شده از یک قطره توسط ناظری مشاهده شود، نور آبی آن قطره دیده نخواهد شد زیرا این نور در مسیری متفاوت با نور قرمز حرکت قرار دارد: مسیری که با چشمان ناظر در یک راستا نیست. نور آبی مشاهده شده در این رنگین‌کمان از قطرهٔ متفاوتی می‌آید، که بایستی زیر قطره‌ای باشد که نور قرمز از آن مشاهده می‌شود. عکس اعتقاد عموم، نور در پشت قطره باران دستخوش بازتاب کلی نمی‌شود، و مقداری نور از پشت قطره خارج می‌شود. با این حال، نور خروجی از پشت قطره باران بین ناظر و خورشید رنگین‌کمان تشکیل نمی‌دهد زیرا طیف تابشی از پشت قطره باران بمانند رنگین‌کمان‌های مرئی دارای شدت حداکثری نیستند، و از اینرو رنگ‌ها بیشتر از آنکه رنگین‌کمان تشکیل دهند، با هم ترکیب می‌شوند. در هنگام ترک قطره، پرتوهای قرمز نسبت به پرتوهای آبی در زاویه کوچکتری می‌چرخند، یک رنگین‌کمان تشکیل می‌دهند. همۀ قطره‌های باران، نور خورشید را یکسان شکسته و بازمی‌تابند، اما فقط نور از بعضی قطره‌های باران به چشم ناظر می‌رسد. محل یک رنگین‌کمان در آسمان نسبت به ناظر همیشه در سوی مخالف خورشید است، و همیشه رنگین‌کمان درونی روشنتر از رنگین‌کمان بیرونی است. مرکز کمان سایهٔ سر بیننده است، یا به‌طور دقیق‌تر نقطهٔ پاد خورشیدی (که در طول روز زیر افق است)، در زاویهٔ ۴۰ تا ۴۲درجه نسبت به خط بین سر ناظر و سایه‌اش ظاهر می‌شود. در نتیجه، اگر خورشید بالاتر از ۴۲درجه باشد، رنگین‌کمان زیر خط افق خواهد بود و معمولاً به مقدار کافی قطره باران بین افق (یعنی، ارتفاع چشم) و زمین وجود ندارد، تا رنگین‌کمان تشکیل دهند. استثناها زمانی رخ می‌دهند که ارتفاع ناظر از سطح زمین بیشتر شود، برای مثال در یک هواپیما، در بالای کوه، یا بالای یک آبشار. از آنجایی‌که مرکز رنگین‌کمان به صورت قطری در طرف مقابل موقعیت خورشید در آسمان است بیشترین مقداری که ما می‌توانیم از رنگین‌کمان ببینیم حدود ۵۰٪ آن است که آن‌هم در هنگام صبح زود یا غروب که خورشید پایین است قابل مشاهده است. برای اینکه بتوانیم دایرهٔ کامل را ببینیم لازم است که قطره‌های آب در زیر افق دید بیننده باشند. وقتی نور خورشید به داخل قطره‌های باران می‌تابد آن‌ها به صورت منشورهای کوچکی عمل می‌کنند که نور را متفرق کرده و به رنگ‌های مجزا تجزیه می‌کند. بهترین و شفاف‌ترین رنگین‌کمان زمانی تشکیل می‌شود که باران خیلی شدید باشد و قطره‌های بزرگی در آسمان باشند. بار اول زمانی است که وارد قطره‌های آب می‌شوند و بار دوم هنگامی که از قطره‌ها خارج می‌شوند. دلیل دایره بودن رنگین‌کمان این است که قطره‌های آب با زاویهٔ بین ۴۰ تا ۴۲ درجه از زاویهٔ ورودشان خارج می‌شوند و تجمع این پرتوها در هنگام تابیدن نور به قطره‌های باران باعث می‌شود که یک دایره تشکیل شود ولی اگر خورشید خیلی پایین باشد مثلاً هنگام صبح یا غروب ما فقط یک‌نیمه از این کره را می‌بینیم و هر چه خورشید بالاتر باشد ما مقدار کمتری از دایرهٔ رنگین‌کمان را می‌بینیم. | ## جمع‌بندی | تنها راهی که بتوان دایرهٔ کامل رنگین‌کمان را دید این است که به بالای قطره‌های باران رفته و خورشید را در پشت سر خود داشته باشیم؛ مثلاً در داخل هواپیما یا بالای یک آبشار می‌توان یک رنگین‌کمان دایره‌ای کامل را دید.