Curcubeu
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
 |
Acest articol sau această secţiune are bibliografia incompletă sau inexistentă. Puteţi ajuta găsind susţinere bibliografică pentru conţinutul paginii. |
Curcubeul este un fenomen optic şi meteorologic care se manifestă prin apariţia pe cer a unui spectru de forma unui arc colorat atunci cînd lumina soarelui se refractă în picăturile de apă din atmosferă. De cele mai multe ori curcubeul se observă după ploaie, cînd soarele este apropiat de orizont.
Centrul curcubeului este în partea opusă soarelui faţă de observator. Trecerea de la o culoare la alta se face continuu, dar în mod tradiţional curcubeul este descris ca avînd un anumit număr de culori; acest număr diferă de la o cultură la alta, de exemplu în tradiţia românească secvenţa culorilor este adesea prezentată astfel: roşu, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo şi violet, şi memorată sub forma acronimului ROGVAIV. Ordinea culorilor este de la roşu în exteriorul arcului la violet în interior.
În condiţii de vizibilitate bună uneori se poate observa şi un curcubeu mai slab, concentric cu primul, ceva mai mare şi cu ordinea culorilor inversată. Teoretic există nu numai acest curcubeu secundar, ci o infinitate de ordine superioare, dar practic cu ochiul liber au fost observate doar primele patru; al treilea şi al patrulea sînt şi mai slabe şi se află de aceeaşi parte cu soarele, ceea ce îngreunează mult observarea.
Acelaşi fenomen are loc şi în alte condiţii, de exemplu cu lumina lunii (sau orice altă sursă de lumină) în loc de soare, cu picături de apă provenite de la spargerea valurilor, fîntîne arteziene, cascade, stropitori etc., cu alte lichide în loc de apă ori cu obiecte solide şi transparente (sticlă, polistiren etc.) în formă sferică ş.a.m.d.
[modifică] Producerea curcubeului
Curcubeul poate fi explicat analizând mersul razelor de lumină într-o sferă transparentă. Lumina albă de la soare suferă mai întîi o refracţie la intrarea în picătura de apă, moment în care începe separarea culorilor. În partea opusă a picăturii are loc o reflexie la interfaţa dintre apă şi aer (o parte din lumină iese afară, dar aceasta nu produce efectul de curcubeu). În continuare lumina iese din picătură printr-o a doua refracţie, care amplifică separarea culorilor.
Pentru fiecare lungime de undă există un unghi la care intensitatea luminii ieşite din picătură are un maxim. Existenţa acestui maxim se explică astfel: funcţia care face legătura dintre excentricitatea razei de intrare (distanţa dintre raza de lumină care intră în picătură şi centrul picăturii) şi unghiul de ieşire (unghiul dintre raza de la intrare şi cea de la ieşire) nu este monotonă, ci creşte de la zero, are un punct de întoarcere şi apoi scade. În jurul punctului de întoarcere, pentru un interval relativ larg de excentricităţi, unghiul de ieşire se modifică foarte puţin, ceea ce face la acest unghi să iasă din picătură o cantitate de lumină mult mai mare decît la alte unghiuri. Acest fenomen, combinat cu faptul că pentru fiecare lungime de undă unghiul corespunzător maximului de intensitate luminoasă are altă valoare, explică formarea curcubeului sub forma unui arc colorat. Punctul de întoarcere menţionat se remarcă prin faptul că partea atmosferei din interiorul arcului curcubeului este mai luminoasă decît cea din exterior.
Acelaşi raţionament explică de ce razele care ies din picătura de apă fără nici o reflexie internă nu formează un curcubeu: unghiul de ieşire depinde monoton de excentricitatea razei de intrare, deci la nici un unghi nu se concentrează o parte semnificativă din lumina soarelui; aceste raze nu fac decît să împrăştie lumina într-un mod care depinde prea puţin de lungimea de undă.
Curcubeul secundar diferă de primul prin aceea că în interiorul picăturii de apă lumina suferă două reflexii interne. Analog, ordinele superioare se obţin printr-un număr sporit de reflexii interne, ceea ce explică în parte intensitatea lor scăzută.
Există mai multe fenomene fizice care stau la baza producerii curcubeului sau care îl pot influenţa:
- Tensiunea superficială face ca picăturile de apă, mai ales cele foarte mici, să fie aproape perfect sferice.
- Refracţia şi reflexia luminii explică de ce lumina curcubeului are altă direcţie decît lumina de la soare.
- Dispersia, adică dependenţa indicelui de refracţie al apei de lungimea de undă a luminii, explică de ce curcubeele sînt colorate şi nu doar albe.
- Difracţia luminii devine semnificativă atunci cînd picăturile de apă sînt extrem de mici, de ordinul micronilor, deci comparabile cu lungimea de undă (aproximativ 0,5 μm). În acest caz culorile curcubeului se estompează.
- Dacă picăturile sînt mari şi nu se află într-un echilibru care să le asigure forma sferică, efectul de curcubeu fie este redus, fie nu apare.
