Những sự thật thú vị về cầu vồng chắc chắn bạn chưa từng biết

Cầu vồng là hiện tượng quang học thiên nhiên mà hầu như ai trong chúng ta đều từng được chiêm ngưỡng và cũng đặt rất nhiều câu hỏi về hiện tượng này.

Cầu vồng là gì?

Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa.

Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân ra làm cầu vồng bậc 1, bậc 2... Trong đó cầu vồng bậc 1 là rõ nhất (chỉ có 1 lần phản xạ nên năng lượng sáng mạnh nhất).

Thường cầu vồng nhìn thấy là cầu vồng bậc 1. Tuy nhiên đôi khi ta còn quan sát thêm được cầu vồng bậc 2 mà trật tự màu sắc lại ngược lại với cầu vồng bậc 1 và cường độ sáng yếu hơn.

Các màu sắc cầu vồng nằm theo thứ tự đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Các bức xạ hồng ngoại và tử ngoại nằm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy của mắt người, nên không hiển diện.

Vì sao xuất hiện cầu vồng?

Trên thực tế cầu vồng không phải là một vật thể xác định, mà nó là hình ảnh phản chiếu của ánh sáng Mặt Trời qua những giọt nước trong không khí, hiện tượng này còn được gọi là sự khúc xạ ánh sáng.

cau vong la gi

Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa (Ảnh: Facebook)

Ánh sáng Mặt Trời là một hỗn hợp các màu sắc hòa trộn vào nhau mà mắt chúng ta không thể phát hiện ra các màu sắc này. Chỉ khi được chiếu qua một lăng kính thủy tinh, các tia ánh sáng bị bẻ cong hay còn gọi là khúc xạ để tạo thành một dải màu sắc liên tục mà ta gọi là quang phổ.

Do các tia màu đỏ bị bẻ cong ít nhất, sau đó đến các tia màu cam, vàng, xanh lá cây, xanh lam và cuối cùng là tia màu tím bị bẻ cong nhiều nhất.

Các giọt nước cũng có thể thay thế vai trò của một lăng kính. Khi ánh sáng Mặt Trời đi qua lăng kính, các tia sáng bị bẻ cong và sau đó bị phản xạ lại và đi ra ngoài giọt nước theo một góc 42 độ. Điều đó giải thích cho việc chúng ta chỉ có thể nhìn thấy cầu vồng khi quay lưng lại với Mặt Trời và nhìn theo một góc 42 độ so với ánh sáng Mặt Trời.

Tại sao cầu vồng lại chỉ xuất hiện vào mùa hè?

Mùa hè, thời gian của những trận mưa rào không dài lắm, thêm vào đó phạm vi cũng không rộng, vì vậy sau cơn mưa ánh sáng mặt trời sẽ xuất hiện ngay.

Lúc này trong không trung vẫn còn chứa đầy các hạt nước, hoặc đôi lúc vẫn còn mưa lâm râm. Khi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ và phản chiếu bởi các hạt nước, cầu vồng bảy sắc sẽ óng ánh xuất hiện trên nền trời.

Vào mùa đông, thời tiết lạnh lẽo và không khí rất hanh khô, hiếm khi xuất hiện những cơn mưa, vì vậy các trận mưa rào ít đi nên không đủ điều kiện để tạo ra cầu vồng.

Tại sao cầu vồng lại có hình vòng cung?

Theo quy luật vật lý, một tia sáng đi qua một giọt nước sẽ bị chuyển hướng do tính chất khúc xạ của nước, sau đó phản xạ trở lại bởi bề mặt trong giọt nước rồi khúc xạ một lần nữa khi đi ra. Giữa tia đi vào và tia đi ra khỏi giọt nước hình thành một góc khoảng 42 độ.

Ánh sáng mặt trời bao gồm các tia có độ dài sóng khác nhau và chúng sẽ bị phân tách khi đi qua giọt nước. Mức độ khúc xạ của các tia này hơi khác nhau. Tia màu tím đi ra khỏi giọt nước ở một góc khoảng 40 độ trong khi tia màu đỏ đi ra ở khoảng 42 độ.

Để nhìn thấy được cầu vồng, tia sáng phản xạ khỏi giọt nước cần phải đến được mắt người quan sát. Mắt không thể nào tiếp nhận được toàn bộ các tia sáng phản xạ từ một giọt nước, nhưng có thể thấy tia màu xanh từ vài giọt này, tia màu đỏ từ vài giọt khác...

Những giọt nước có tia màu đỏ phản xạ về đến được mắt của người quan sát là những giọt nằm trên một hình nón có đỉnh là vị trí quan sát, trục là đường thẳng đi qua mắt và song song với hướng nắng, độ dốc của nón chính là góc mà tia này phản xạ ra khỏi các giọt nước (42 độ).

Tương tự với các màu khác. Như vậy, người quan sát sẽ thấy được các vòng màu, có thứ tự từ ngoài vào trong (góc phản xạ từ lớn tới nhỏ) như sau: đỏ, cam, vàng, lục , lam, chàm nếu đứng trên máy bay hoặc ở một độ cao nhất định.

-> Thác lửa 'nghìn năm có một' xuất hiện 10 phút thu hút hàng ngàn người xem

Thiên nhiên luôn ẩn chứa các bí ẩn thách thức các nhà khoa học (nguồn: VTC14)

Hảo Min / Theo Gia đình Việt Nam