Cầu vồng, với dải màu sắc rực rỡ kéo dài trên bầu trời, luôn là một trong những hiện tượng thiên nhiên kỳ diệu nhất mà con người có thể chiêm ngưỡng. Vậy tại sao lại có cầu vồng? Để giải đáp câu hỏi này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về hiện tượng quang học tuyệt vời này và cơ chế hình thành của nó trong bài chia sẻ thiên nhiên địa lý sau đây.
Cầu vồng là hiện tượng gì?
Cầu vồng là một dải ánh sáng có hình vòng cung xuất hiện khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào các giọt nước trong khí quyển. Hiện tượng này không chỉ đẹp mắt mà còn phản ánh một quá trình vật lý phức tạp, liên quan đến sự khúc xạ, phản xạ và tán sắc của ánh sáng.
Khi ánh sáng trắng của Mặt Trời đi qua các giọt nước, nó sẽ bị bẻ cong (khúc xạ) và phân tách thành các màu sắc khác nhau (tán sắc). Các màu này sau đó sẽ bị phản xạ lại trong các giọt nước và tạo ra dải màu sắc mà chúng ta thấy được, tức là cầu vồng.
Cầu vồng là một dải ánh sáng xuất hiện khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào các giọt nước
Tại sao lại có cầu vồng?
Khúc xạ (refraction)
Khi ánh sáng Mặt Trời đi vào một giọt nước, nó sẽ thay đổi hướng và tốc độ do sự khác biệt giữa không khí và nước. Quá trình này gọi là khúc xạ. Mỗi màu trong ánh sáng trắng có bước sóng khác nhau, và khi đi qua giọt nước, ánh sáng các màu sẽ bẻ cong với một góc khác nhau, dẫn đến việc phân tách các màu riêng biệt.
- Ánh sáng màu đỏ có bước sóng dài nhất, vì vậy nó bị bẻ cong ít nhất.
- Ánh sáng màu tím có bước sóng ngắn nhất, nên bị bẻ cong mạnh nhất.
Nhờ quá trình khúc xạ này, ánh sáng trắng bị chia thành 7 màu khác nhau (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím), tạo thành dải màu sắc cầu vồng.
Phản xạ (reflection)
Sau khi ánh sáng bị khúc xạ và tách thành các màu, nó sẽ chạm vào mặt trong của giọt nước và bị phản xạ lại. Quá trình phản xạ này giống như một gương chiếu sáng. Ánh sáng phản xạ lại từ bề mặt giọt nước và tiếp tục di chuyển về phía mắt người quan sát.
Đây là lý do tại sao cầu vồng thường xuất hiện sau mưa, khi có nhiều giọt nước trong không khí để ánh sáng có thể phản xạ từ chúng.
Tại sao lại có cầu vồng? – Tán sắc (dispersion)
Tán sắc là quá trình phân tách ánh sáng thành các màu sắc riêng biệt khi ánh sáng đi qua môi trường khác nhau. Ánh sáng trắng của Mặt Trời thực chất là một hỗn hợp của tất cả các màu trong quang phổ, và khi đi qua nước hoặc thủy tinh, mỗi màu sẽ được phân tách và hiển thị ở các góc khác nhau.
Cả ba quá trình khúc xạ, phản xạ và tán sắc phối hợp với nhau tạo ra cầu vồng. Chính vì thế, cầu vồng không phải là một vầng sáng hoàn hảo mà là một dải màu liên tục, tùy thuộc vào vị trí và góc quan sát.
Tại sao lại có cầu vồng?
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành cầu vồng
Không phải lúc nào cũng có cầu vồng, dù trong điều kiện có mưa hoặc có sương mù. Các yếu tố sau đây ảnh hưởng đến sự xuất hiện của cầu vồng:
Ánh sáng Mặt Trời
Cầu vồng chỉ có thể xuất hiện khi có đủ ánh sáng Mặt Trời chiếu sáng qua các giọt nước trong không khí. Chính ánh sáng này sẽ bị khúc xạ và phân tách thành các màu sắc khác nhau.
Giọt nước
Giọt nước là yếu tố không thể thiếu trong quá trình hình thành cầu vồng. Các giọt mưa hoặc sương mù trong không khí sẽ giúp ánh sáng Mặt Trời bị khúc xạ, phản xạ và tán sắc. Nếu không có giọt nước, cầu vồng sẽ không thể xuất hiện.
Góc quan sát
Để nhìn thấy cầu vồng, người quan sát phải đứng ở một góc nhất định đối diện với Mặt Trời và có giọt nước giữa mình và ánh sáng Mặt Trời. Điều này có nghĩa là cầu vồng luôn xuất hiện ở góc khoảng 42 độ so với hướng ánh sáng chiếu vào giọt nước.
Giọt nước là yếu tố không thể thiếu trong quá trình hình thành cầu vồng
Các loại cầu vồng khác nhau
Bên cạnh cầu vồng “truyền thống”, còn có những dạng cầu vồng khác với đặc điểm riêng biệt:
Xem thêm: Phân tích 7 sắc cầu vồng là những màu nào chi tiết?
Xem thêm: Tìm hiểu tầm quan trọng của thủy quyển đối với Trái Đất
- Cầu vồng đôi: Khi có một cầu vồng chính và một cầu vồng mờ hơn bên ngoài, tạo thành một dải cầu vồng thứ hai với màu sắc đảo ngược.
- Cầu vồng ngược: Đây là một hiện tượng hiếm gặp khi ánh sáng được khúc xạ theo một hướng ngược lại, tạo ra cầu vồng trong suốt và mờ hơn.
- Cầu vồng đêm (moonbow): Xảy ra khi ánh sáng từ Mặt Trăng chiếu qua giọt nước, tạo ra một cầu vồng trong đêm tối.
Trên đây là một số thông tin liên quan đến việc tìm hiểu tại sao lại có cầu vồng? Hy vọng những thông tin mà chúng tôi chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này.
