Fenomene optice în natură

Natura ne ofera o multime de spectacole uimitoare, de la cascade uriase, pana la ghetari care se rup periodic sau maree.

Curcubeul

Curcubeul, cel mai frumos fenomen din atmosferă ce a impresionat omenirea din toate timpurile, fiind considerat un "semn ceresc" care aduce binele, pacea si prosperitatea.

Curcubeul este un fenomen optic care ia naştere din cauza dispersiei şi reflexiei luminii solare în picăturile de ploaie din atmosferă. El este vizibil atunci când soarele bate din spatele nostru în perdeaua de nori din faţă, lumina reflectându-se pe bolta senina.

Norii sunt grupări mai mult sau mai puţin conturate de picături de apa sau cristale de ghiaţă, aflate în suspensie în atmosferă, provenite din condensarea sau sublimarea vaporilor de apă.

În cele ce urmează vom arăta cum lumina care trece printr-o picătură de apă suferă fenomenele de dispersie şi reflexie. Pentru aceasta vom folosi un fascicul de lumina de culoare roşie.

Dacă acest fascicul de lumină cade pe o picătură rotundă de apă atunci o parte din lumina roşie va ieşi în toate direcţiile, dar cea mai mare parte a luminii roşii va ieşi din picătură pe câteva direcţii privilegiate.

Schiţa arată fasciculul de lumină roşie venind din direcţia razei 1 şi intrând în picătură. Când intră în picătură, razele sunt refractate. O parte din fasciculul 1 este reflectată de emisfera opusă şi o parte iese din picătură, ca raza 2. Partea reflectată traversează din nou picătura şi iese ca raza 3. Uitându-ne la schiţă, putem vedea că o parte din lumina roşie emerge în aproape toate direcţiile, dar cea mai mare parte emerge în direcţia razei 3. Aşa ia naştere curcubeul. Această „concentraţie” a luminii într-o direcţie anumite face posibil curcubeul. Doar o rază, cea care trece prin centrul picăturii nu este deviată.

Putem fotografia un curcubeu cu un film alb-negru. Culorile nu sunt pe film, dar curcubeul, cu siguranţă, este! De obicei, pentru a explica existenţa curcubeului se analizează culorile. Dar culorile sunt secundare pentru problema principală: De ce există un arc strălucitor pe cer?

Razele solare ce întâlnesc o picătură de apă se răspândesc în mai multe direcţii. Dar, datorită reflexiei şi refracţiei, ceva mai multe raze sunt deviate sub anumite unghiuri decât sub altele. Această mică preferinţă este „cheia” curcubeului.

Observaţi din desen că, de fapt, toată lumina solară care pătrunde în picătură este azvârlită înapoi într-un con. Centrul acestui con este opus soarelui. Conul formează un disc strălucitor de lumină, exact opus soarelui. De la nivelul solului se vede numai o parte din acest disc; dintr-un aeroplan, care zboară la mare înălţime, câteodată se vede tot discul. Marginea strălucitoare a acestui disc formează curcubeul.

Culorile curcubeului apar datorită refracţiei. Refracţia depinde uşor de culoare: culorile diferite ale luminii traversează cu viteze diferite picăturile şi se refractă diferit. De aceea se produce o separare a culorilor, după cum se vede în diagramă.

Atenţia multor oameni care privesc un curcubeu este captată de culori, încât ei nu mai observă porţiunea de disc strălucitor, a cărei margine colorată este curcubeul.

La fel ca în prisma optică, în picăturile de apa din nori lumina se descompune în cele şapte culori: roşu, oranj, galben, verde, albastru, indigo, violet.