ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับแสง

การกระจายแสง

            การกระจายแสง หมายถึง แสงขาวซึ่งประกอบด้วยแสงหลายความถี่ตกกระทบปริซึมแล้วทำให้เกิดการหักเหของ แสง 2 ครั้ง (ที่ผิวรอยต่อของปริซึม ทั้งขาเข้า และขาออก) ทำให้แสงสีต่าง ๆ แยกออกจากกันอย่างเป็นระเบียบเรียงตามความยาวคลื่นและความถี่ ที่เราเรียกว่า สเปกตรัม (Spectrum) รุ้งกินน้ำ เป็นการกระจายของแสง เกิดจากแสงขาวหักเหผ่านผิวของละอองน้ำ ทำให้แสงสีต่าง ๆ กระจายออกจากกันแล้วเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวด้านหลังของละอองน้ำแล้วหัก เหออกสู่อากาศ ทำให้แสงขาวกระจายออกเป็นแสงสีต่าง ๆ กัน แสงจะกระจายตัวออกเมื่อกระทบถูกผิวของตัวกลาง เราใช้ประโยชน์จากการกระจายตัวของลำแสงเมื่อกระทบตัวกลางนี้

     จากรูปเมื่อฉากแสงขาวผ่านปริซึมและทำให้แสงขาวนั้นกระจายออกเป็นสีต่างมุม ในรูปเรียกว่ามุมเบี่ยงเบน 

ที่มา  http://pirun.ku.ac.th/

   สังเกตได้ว่า มุมของแสงสีแดงจะมีค่าน้อยที่สุด และมุมเบี่ยงเบนของสีม่วงมีค่ามากที่สุด

การเกิดรุ้ง(Rainbow)

      อีกปรากฎการณืหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึงการกระจายของแสงที่ชัดเจนก็คือการเกิดรุ้งกินน้ำซึ่ง มีผลมาจากการกระจายแสงและการสะท้อนกลับหมดของแสง แล้วการกระจายแสงและการสะท้อนกลับหมดทำให้เรามองเห็นเสปกตรัมของแสงขาวซึ่งจะเห็นเป็น 7 สี คือม่วง ครามน้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง   รุ้งเกิดขึ้นได้สองแบบ คือรุ้งปฐมภูมิและรุ้งทุติยภูมิ

      รุ้งปฐมภูมิ เกิดจากแสงแดดตกกระทบเข้าทางด้านบนของหยดน้ำ ซึ่งมีขั้นตอนการเกิดรุ้งดังนี้

ที่มา  http://pirun.ku.ac.th/

เมื่อแสงแดดตกกระทบหยดน้ำจะเกิดการหักเหหรือกระจายแสงเป็น 7สีในหยดน้ำ 
แสงแต่ละสีจะเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวด้านในของหยดน้ำ 
แสงแต่ละสีจะเกิดการหักเหออกจากหยดน้ำ

          รุ้งปฐมภูมิจะเกิดการหักเห2 ครั้งสะท้อน1ครั้ง แถบแดงจะอยู่บนสุดและแถบม่วงจะอยู่ล่างสุด หยดน้ำแต่ละหยดจะให้แสงออกมา 7 สีแต่จะมีเพียงสีเดียวเท่านั้นของหยดน้ำแต่ละหยดที่เดินทางเข้าสู่ตาเรา คือถ้าแสงสีแดงผ่านเข้าตา แสงสีอื่นจะผ่านเหนือตา และถ้าแสงสีม่วงผ่านเข้าตาแสงสีอื่นจะผ่านใต้ตา

         รุ้งทุติยภูมิ เกิดจากแสงแดดตกกระทบเข้าทางด้านล่างของหยดน้ำซึ่งมีลำดับขั้นตองการเกิดรุ้งดังนี้

ที่มา  http://pirun.ku.ac.th

เมื่อแสงแดดตกกระทบหยดน้ำจะเกิดการหักเหหรือการกระจายแสงเป็น7 สีในหยดน้ำ 

แสงแต่ละสีจะเกิดการสะท้อนกลับหมดครั้งที่1 ที่ผิวด้านใน 

แสงแต่ละสีจะเกิดการสะท้อนกลับหมดครั้งที่2 ที่ผิวด้านใน 

แสงแต่ละสีจะเกิดการหักเหออกจากหยดน้ำ 

          รุ้งทุติยภูมิเกิดการหักเห 2ครั้งสะท้อน 2ครั้ง แถบสีแดงจะอยู่ล่างสุด แถบสีม่วงจะอยู่บนสุดหยดจะให้แสงออกมา 7 สีแต่จะมีเพียงสีเดียวเท่านั้น ของหยดน้ำแต่ละหยดที่เดินทางเข้าสู่ตาเรา คือถ้าแสงสีแดงผ่านเข้าตา แสงสีอื่นจะผ่านใต้ตา และถ้าแสงสีม่วงผ่านเข้าตาแสงสีอื่นจะผ่านเหนือตา

การมองเห็นรุ้งปฐมภูมิและรุ้งทุติยภูมิเราสามารถมองเห็นรุ้งได้ทั้งในเวลาก่อนและหลังฝนตกโดยการหันหลังให้กับดวงอาทิตย์โดยรุ้งปฐมภูมิจะอยู่ข้างล่างและะรุ้งทุติยภูมิจะอยุ่ข้างบนโดยแถบสีแดงของรุ้งทั้งสองจะอยู่ใกล้กัน

                  รุ้งปฐมภูมิจะทำมุมกับระดับสายตาประมาณ40-42 องศาคือเมื่อมองเป็นมุม40องศากับระดับสายตาจะเห็นแถบสีม่วงของรุ้งปฐมภูมิ เมื่อมองเป็นมุม42 องศากับระดับสายตาจะเห็นแถบสีแดงของรุ้งปฐมภูมิ ดังนั้นรุ้งปฐมภูมิมีความหนาประมาณ 2องศา

                  รุ้งทุติยภูมิจะทำมุมกับระดับสายตาประมาณ51-54 องศาคือเมื่อมองเป็นมุม51องศากับระดับสายตาจะเห็นแถบสีแดงของรุ้งทุติยภูมิ เมื่อมองเป็นมุม54 องศากับระดับสายตาจะเห็นแถบสีม่วงของรุ้งทุติยภูมิ ดังนั้นรุ้งทุติยภูมิมีความหนาประมาณ 2องศา

                  เราจะมองเห็นรุ้งเป็นส่วนโค้งวงกลมเสมอเพราะ เนื่องจากดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ขนานกับผิวโลกทำให้ละอองน้ำแต่ละที่อยู่บนผิวโค้งเดียวกัน หักเหแสงสีเดียวกันเข้าสู่ตาของผู้สังเกตแนวทางเดินของแสงที่มาจากหยดน้ำแต่ละหยดเมื่อมองดูโดยส่วนรวมจะมีลักษณะเป็นรูปกรวยกลมโดยมีตาเราเป็นยอดกรวยและมีวงรุ้งเป็นฐานกรวย ขณะที่ดวงอาทิตย์อยู่ที่ขอบฟ้า เราจะมองเห็นรุ้งเป็นรูปครึ่งวงกลมพอดี ถ้าดวงอาทิตย์มีตำแหน่งที่สูงขึ้นเรื่อยๆ รุ้งที่เรามองเห็นจะมีส่วนโค้งเล็กลงเรื่อยๆ รุ้งที่แต่ละคนมองเห็นอาจจะไม่ใช่รุ้งตัวเดียวกันก็ได้ และถ้าผู้สังเกตซึ่งอยู่ที่สูงมากๆเช่นบนยอดเขาหรือบนเครื่องบินมีโอกาสที่จะมองเห็นรุ้งเป็นรูปวงกลมเต็มได้(คล้ายกับพระอาทิตย์ทรงกลด)