Độ phân tán trong cầu vồng
Vì vậy, tôi đã thử tìm kiếm hoạt động của cầu vồng. Tôi đã tìm nhiều nguồn và giải thích rất rõ ràng. Tôi vẫn có một vấn đề mặc dù. Vì hiện tượng tán sắc xảy ra do các chiết suất khác nhau đối với các màu khác nhau, nên sự phân tách luôn xảy ra độc lập với góc. Vậy thì tại sao nó chỉ có thể ở 40-42 độ. Cố gắng của tôi nghĩ rằng lý do có thể là sự phản xạ toàn phần bên trong không xảy ra ở các góc độ khác ngay cả khi sự phân tách xảy ra nhưng tôi không thể hiểu được. Sự phụ thuộc góc của độ phân tán này được hiểu như thế nào?
Trả lời
Có hai giả định khác nhau không hoàn toàn đúng trong câu hỏi của bạn:
Thứ nhất, một quan niệm sai lầm phổ biến là cầu vồng được hình thành do Phản xạ toàn phần bên trong. Điều này không đúng . Thật vậy, như bạn chỉ ra, nếu nó đã thực sự Tổng Internal Reflection, sẽ có một tiên nghiệm không có lý do cho tất cả cầu vồng có cùng một góc từ đường nối mặt trời và các điểm chống năng lượng mặt trời.
Như tôi đã giải thích trong câu trả lời của mình cho câu hỏi này: Sự khác biệt giữa cầu vồng sơ cấp và thứ cấp , cầu vồng xuất hiện ở những góc nhất định vì giọt hình cầu có góc lệch cực tiểu (phụ thuộc vào chiết suất). Các tia sáng chiếu vào giọt gần với góc này được "chụm" lại với nhau và do đó có cường độ đủ để bạn có thể nhìn thấy chúng bằng mắt. Nếu chúng không được kết hợp chặt chẽ với nhau, mắt bạn sẽ không thể nhận ra chúng là một "dải" màu nào đó.
Thứ hai (và có lẽ nhiều hơn đến điểm của câu hỏi của bạn), chiết suất của một loại vật liệu là phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng (trên thực tế, đây là nguyên tắc mà theo đó các lăng kính hoạt động!), Xem ở đây và ở đây để biết thêm về vấn đề này. Kết quả là, góc lệch cực tiểu này cũng phụ thuộc vào bước sóng (hoặc "màu") của ánh sáng, và đây là điều dẫn đến các màu khác nhau xuất hiện ở các góc khác nhau.
Như tôi đã đề cập trong câu trả lời khác, hãy xem bài viết tuyệt vời của Jearl Walker giải thích cách cầu vồng được hình thành, và tại sao cầu vồng thứ cấp lại có màu sắc "lộn xộn"!
Trong cầu vồng sơ cấp, một chùm ánh sáng từ mặt trời đi vào một phía của hạt mưa, phản xạ từ phía sau và rời khỏi phía bên kia. Do sự thay đổi trong chỉ số khúc xạ, các góc sẽ hơi khác nhau đối với các màu khác nhau. Nếu bạn vẽ biểu đồ góc lệch (giữa chùm tia tới và chùm tia ló) so với góc tới (đo từ pháp tuyến đến bề mặt), bạn thấy rằng đường cong có cực tiểu (gần 140 độ lệch và 60 độ tới). Ở mức tối thiểu này, độ lệch thay đổi rất ít đối với những thay đổi nhỏ của góc tới. Điều này có nghĩa là ở góc độ này, giọt có thể lấy các chùm tia từ các phần khác nhau của mặt trời và tập trung chúng thành một chùm tia ló ra (góc tập trung này khác nhau đối với từng màu và bạn sẽ thấy các màu đã được tập trung.)