Bạn đã bao giờ dừng lại để chiêm ngưỡng cầu vồng trên bầu trời chưa? Đó thực sự là một trong những hiện tượng đẹp nhất của thiên nhiên. Nhưng bạn có bao giờ tự hỏi làm thế nào các màu sắc đó lại sắp xếp hoàn hảo đến vậy chưa? Tại sao màu đỏ luôn nằm ở trên cùng, trong khi màu tím lại nằm ở dưới cùng?

Cầu vồng hình thành như thế nào?

Cầu vồng xuất hiện khi ánh sáng mặt trời chiếu qua các giọt nước trong khí quyển. Cầu vồng có 7 màu, là do các giọt nước trong khí quyển phân tách ánh sáng mặt trời thành 7 màu của quang phổ. Tương tự như vậy, lăng kính cũng phân tách ánh sáng thành 7 màu. Bạn sẽ thấy kết quả tương tự khi ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính.

Khi ánh sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, nó thay đổi hướng truyền và bị bẻ cong. Hiện tượng này gọi là khúc xạ. Khi ánh sáng gặp giọt nước, nó bị khúc xạ tại ranh giới giữa không khí và nước, khi vào giọt nước, ánh sáng bị phân tán thành 7 màu. Hiệu ứng cầu vồng xảy ra, vì bên trong giọt nước ánh sáng bị phản xạ, rồi khi rời khỏi giọt nước, nó lại khúc xạ một lần nữa.

Khoa học đằng sau thứ tự màu sắc của cầu vồng

Cầu vồng là kết quả của một quá trình hấp dẫn liên quan đến cả vật lý và quang học. Màu sắc chúng ta thấy trong cầu vồng thực chất là các bước sóng ánh sáng khả kiến ​​khác nhau, mỗi bước sóng có tần số riêng. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào giọt nước, nó bị khúc xạ (tức bẻ cong) một góc tùy thuộc vào bước sóng.

Sự phân tách này khiến ánh sáng trắng bị phân tách thành các màu thành phần, gồm đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Thứ tự quen thuộc này mô tả trật tự màu sắc của cầu vồng, được sắp xếp theo bước sóng giảm dần. Từ màu đỏ có bước sóng dài nhất, đến màu tím có bước sóng ngắn nhất. Các màu khác nằm giữa hai rìa này, tạo ra một quang phổ màu.

Hiện tượng này được gọi là tán sắc, trong đó mỗi màu đi qua các giọt nước ở các góc hơi khác nhau, khiến chúng lan ra, xếp thành hình vòng cung, tạo nên hiệu ứng hình ảnh tuyệt đẹp của thiên nhiên sau những trận mưa lớn hoặc sương mù gần thác nước.

Thứ tự màu sắc cầu vồng hình thành như thế nào?

Sự hình thành trật tự màu sắc cầu vồng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) là quá trình thú vị liên quan đến sự phản xạ, khúc xạ và tán sắc ánh sáng. Khi ánh sáng mặt trời đi qua các giọt nước trong không khí, nó bị khúc xạ (bẻ cong) ở một góc. Sự bẻ cong này tách ánh sáng trắng thành các màu khác nhau.

Mỗi màu có bước sóng riêng và bị khúc xạ ở một góc hơi khác nhau, tạo nên hình vòng cung đặc trưng của cầu vồng. Màu đỏ có bước sóng dài hơn, ít bị khúc xạ nhất, xuất hiện ở rìa ngoài cùng cầu vồng. Màu cam và vàng bị khúc xạ nhiều hơn một chút, nằm ở phần giữa của cầu vồng. Màu tím có bước sóng ngắn nhất, bị khúc xạ nhiều nhất, xuất hiện ở rìa trong cùng của cầu vồng.

Trật tự này không bao giờ thay đổi vì nó dựa trên bước sóng tương ứng của các màu. Bên cạnh đó, vì tốc độ của ánh sáng ở trong nước (và các môi trường khác) quyết định mức độ khúc xạ của từng tia sáng khi chúng đi từ không khí vào nước, nên chúng luôn xếp thành một hàng thứ tự. Thiên nhiên không thể đảo lộn trật tự này. Cũng như, bạn không thể thay đổi các định luật vật lý!

Hiểu được khoa học đằng sau trật tự màu sắc của cầu vồng, cung cấp những hiểu biết về cách ánh sáng hoạt động xung quanh chúng ta, cũng như hiểu một số nguyên tắc cơ bản về quang học và vật lý liên quan.