رنگین‌کمان: پدیده‌ای طبیعی که در اثر شکست و پاشندگی نور خورشید در قطرات آب دیده می‌شود.

رنگین‌کمان: دروازه‌ای به دنیای نور و رنگ

نور سفید، گنجینه‌ای پنهان از رنگ‌ها

تا به حال فکر کرده‌ای که نور سفید خورشید از چه ساخته شده است؟ شاید باورکردنی نباشد، اما نور سفید معمولی که ما هر روز می‌بینیم، در واقع ترکیبی از رنگ‌های مختلف است! دانشمندی به نام آیزاک نیوتن با انجام آزمایشی ساده این موضوع را ثابت کرد. او یک منشور³ شیشه‌ای گرفت و پرتوی از نور خورشید را از آن گذراند. نور پس از عبور از منشور، به باریکه‌ای رنگی تبدیل شد که ما آن را طیف نور⁴ می‌نامیم.

ترتیب رنگ‌های طیف نور همیشه ثابت است. این رنگ‌ها، که به یاد بسپار، هفت رنگ اصلی رنگین‌کمان را می‌سازند، به ترتیب زیر هستند:

سفر نور در یک قطره باران: از شکست تا بازتاب

حالا بیا ببینیم این رنگ‌ها چطور در آسمان کنار هم قرار می‌گیرند و کمان تشکیل می‌دهند. داستان از زمانی شروع می‌شود که پرتو نور خورشید به یک قطره باران می‌رسد.

گام اول: شکست نور - وقتی نور از هوا (یک محیط) وارد آب (محیط دیگر) می‌شود، سرعتش تغییر می‌کند. این تغییر سرعت باعث می‌شود مسیر نور کمی کج شود؛ مثل وقتی که یک مداد را در لیوان آب می‌گذاری و به نظر می‌رسد شکسته شده است. به این تغییر مسیر، شکست نور می‌گویند.

گام دوم: پاشندگی نور سفید - اما ماجرا اینجاست که نور سفید ترکیبی است از رنگ‌های مختلف و هر رنگ با سرعت مختص به خودش می‌شکند. رنگ بنفش بیشترین و رنگ قرمز کمترین شکست را تجربه می‌کنند. بنابراین وقتی نور وارد قطره می‌شود، به رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌اش تفکیک می‌شود. این همان پاشندگی است.

گام سوم: بازتاب داخلی - بعد از شکست و پاشندگی، این پرتوهای رنگی به دیواره پشت قطره باران می‌رسند. در آنجا، بخشی از نور به سمت داخل قطره بازتاب می‌کند (مثل بازتاب در آینه).

گام چهارم: شکست دوباره و خروج - سرانجام، این نور رنگی بازتاب‌شده، برای خروج از قطره، دوباره با پدیده شکست مواجه می‌شود. این بار هم هر رنگ به میزان مشخصی منحرف می‌شود و در نهایت، مجموعه‌ای از پرتوهای موازی رنگی از قطره خارج و به چشم ما می‌رسند. هزاران قطره باران در آسمان همین فرآیند را انجام می‌دهند و ما یک کمان پیوسته و قوس‌مانند می‌بینیم.

کجا و چگونه شکارچی رنگین‌کمان باشیم؟

برای دیدن رنگین‌کمان، فقط به باران و خورشید نیاز نیستی. هرجا ذرات آب در هوا باشند و نور خورشید از پشت سر تو بتابد، شانس دیدنش وجود دارد.

• کنار آب‌شار یا فواره: مه و ذرات آب پراکنده‌شده، صفحه‌ای عالی برای ایجاد رنگین‌کمان هستند. می‌توانی در یک روز آفتابی، جلوی فواره یک پارک بایستی و با خیال راحت رنگین‌کمان کوچکی را ببینی.
• زمان آبیاری باغچه: وقتی با شلنگ در یک روز آفتابی به گیاهان آب می‌دهی، اگر خورشید از پشت سرت بتابد و آب را به صورت پودر در هوا پخش کنی، یک رنگین‌کمان شخصی و زودگذر خواهی ساخت!
• روی سطح حباب صابون: رنگین‌کمان‌هایی که روی حباب‌های صابون می‌بینی هم ناشی از پدیده‌ای مشابه به نام تداخل نور است که باز هم نشان می‌دهد نور سفید پر از رنگ است.

یک نکته مهم: هرگز نمی‌توانی به انتهای رنگین‌کمان برسی. چون این پدیده بر اساس زاویه دید تو شکل می‌گیرد. با حرکت تو، قطرات آب دیگری در زاویه دید جدید قرار می‌گیرند و کمان حرکت می‌کند. مثل این است که سعی کنی به سراب برسی.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹شکست نور (Refraction): تغییر مسیر موج نور هنگام عبور از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگر با چگالی متفاوت (مثل عبور از هوا به آب).

²پاشندگی (Dispersion): تجزیه نور سفید به رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌اش (طیف) به دلیل آنکه هر رنگ با ضریب شکست متفاوتی می‌شکند.

³منشور (Prism): یک قطعه شیشه یا پلاستیک شفاف با سطح‌های صاف و زاویه‌دار که نور را شکسته و پاشیده می‌کند.

⁴طیف نور (Spectrum): باند پیوسته‌ای از رنگ‌ها که از تجزیه نور سفید به دست می‌آید.

⁵ضریب شکست (Refractive Index): عددی بدون یکا که نشان می‌دهد سرعت نور در یک ماده چقدر کمتر از سرعت نور در خلأ است. با نماد $n$ نمایش داده می‌شود.