Vì sao cầu vồng trong sương mù thường trắng nhạt thay vì rõ bảy màu?
Khám phá mở rộng – KHTN – phần Vật lý 9
Cung trắng trong sương mù, gọi là fogbow, nhạt màu vì các giọt sương rất nhỏ làm những dải ánh sáng theo màu bị nhoè rộng và chồng lấn. Kích thước giọt thay đổi cách ta nhìn thấy sự phân bố màu, dù nguồn sáng vẫn chứa nhiều bước sóng.
Giọt nhỏ không chỉ là giọt mưa thu nhỏ trên hình vẽ
Đối với cầu vồng quen thuộc, khúc xạ và phản xạ trong giọt nước giúp giải thích hướng ánh sáng trở về người quan sát. Khi giọt rất nhỏ, tính chất sóng, trong đó có nhiễu xạ, trở nên quan trọng để mô tả hình dạng các dải sáng.
Các dải theo góc không còn sắc và tách nhau rõ như trong hình tia sáng đơn giản. Chúng có thể trải rộng rồi chồng lên nhau. Cung vì thế trông rộng, trắng hoặc xám nhạt, thay vì chia màu rực rỡ.
Màu nhạt không có nghĩa màu đã biến mất hoàn toàn
Một số fogbow vẫn có viền đỏ nhạt phía ngoài hoặc xanh nhạt phía trong. Đặc điểm quan sát phụ thuộc kích thước, phân bố giọt, ánh sáng nền và hình học chiếu sáng.
Không nên nói sương “lọc hết các màu, chỉ giữ ánh sáng trắng”. Ánh sáng trắng không phải một bước sóng còn sót lại; cảm giác trắng có thể đến từ nhiều thành phần màu cùng góp vào ánh sáng tới mắt.
Cung trắng khác vòng nhỏ quanh bóng
Khi Mặt Trời ở phía sau và sương ở phía trước, người quan sát có thể thấy cung trắng theo hình học phù hợp. Gần vùng trung tâm đôi khi còn có glory: những vòng màu nhỏ quanh hướng bóng người quan sát.
Hai hiện tượng có thể cùng hiện ra vì cùng có nguồn sáng và những giọt nước thích hợp, nhưng không vì thế là cùng một chiếc vòng ở hai độ sáng. So vị trí và kích thước góc giúp phân biệt chúng.
Hiểu lầm: mọi cầu vồng trông trắng đều là fogbow. Một cầu vồng do ánh trăng quá yếu cũng có thể khó thấy màu bằng mắt, vì hệ thị giác đáp ứng khác khi thiếu sáng. Cần xét cả giọt nước lẫn nguồn sáng và điều kiện nhìn.
Ghi nhớ: giọt sương nhỏ làm dải sáng nhoè rộng; màu chồng lấn khiến cung nhạt; khúc xạ, phản xạ và tính chất sóng cần được nhìn cùng nhau.
Đọc thêm
- Vì sao có vòng hào quang quanh bóng máy bay trên mây?
- Vì sao cầu vồng thứ hai nhạt hơn và đảo thứ tự màu?
- Cầu vồng có phải chỉ do một lăng kính tạo ra