Dimmig regnbåge

Dimmig regnbåge (vit regnbåge, dimmig båge)  - regnbåge , som är en bred blank vit båge, på grund av ljusets brytning och spridning i mycket små vattendroppar.

Det uppträder när solljus lyser upp en svag dimma , bestående av droppar med en radie på ungefär eller mindre än 25 mikron .

Insidan av en vit regnbåge kan vara lätt lila och utsidan lite orange. Ibland kallas månbågen felaktigt för en vit regnbåge .

Utbildningsmekanism

En vit regnbåge bildas som ett resultat av spridningen av ljus av vattendroppar, som är mycket mindre än de som finns i luften under bildandet av en vanlig regnbåge. Försvinnandet av färger i detta fall orsakas av ljusdiffraktion , vars påverkan ökar med minskande droppstorlek [1] [2] .

Diffraktion är ett fenomen som beror på ljusets vågnatur. En av dess manifestationer är att en minskning av en ljusstråles tvärsnitt leder till en ökning av dess divergens, d.v.s. efter en minskning av dess sektion expanderar strålen när den fortplantar sig längre, starkare än strålen med den initiala sektionen.

Den diffraktionsinducerade ökningen av vinkeln som strålens extrema strålar bildar med varandra kallas diffraktionsdivergens [3] . Det är relaterat till ljusets våglängd och strålens diameter genom ett ungefärligt förhållande [2] :

där uttrycks i radianer .

I vårt fall bestäms strålstorleken av den del av droppytan som reflekterar ljuset som bildar regnbågen och därför är mindre än droppdiametern. Som framgår av formeln, ju större divergensen är, desto längre blir ljusets våglängd. Följaktligen är diffraktionseffekter mest uttalade för rött ljus, och violett i minsta utsträckning.

Med stora droppstorlekar är divergensen liten, och ljusstrålen för varje färg fortplantar sig i sin egen riktning utan att blandas med strålar av andra färger. Minskningen av dropparna leder till att situationen förändras: de divergerande strålarna börjar blandas och regnbågens färger blir mindre uttalade (bleknade). Med en ytterligare minskning av dropparnas storlek blir blandningen av strålarna fullständig, och ljuset som sprids av dropparna blir vitt. Detta försvinnande av regnbågsfärger inträffar när droppstorlekarna är 20-25 µm . Dessutom leder en ökning av divergensen av det spridda ljuset också till en ökning av regnbågens vinkelbredd: i en dimmig regnbåge är den ungefär dubbelt så stor som i en normal [1] .

Således kan man säga att om solens vita ljus separeras i komponenter av olika färger på grund av brytning och spridning av ljus i vattendroppar, så sker den motsatta processen på grund av diffraktion: kombinationen av ljusstrålar med olika färger till en vit stråle.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Minnart M. Ljus och färg i naturen. - M . : "Nauka", 1969. - S. 188-189, 193-194.
  2. ↑ 1 2 Trifonov E. D. Än en gång om regnbågen  // Soros Educational Journal. - 2000. - T. 6 , nr 7 . - S. 53-58 . Arkiverad från originalet den 29 september 2015.
  3. ↑ Diffraktionsdivergens - artikel från Physical Encyclopedia

Litteratur