قوس قزح

من أين يأتي هذا الشريط المتعدد الألوان، الذي نلاحظ تشكله بعد البرق؟

اهتم العلماء والفلاسفة منذ أزمنة طويلة بقوس قزح، وكان أرسطو على سبيل المثال يعتقد بان الأمر يتعلق انعكاس للشمس على السحب ،إلى أن فسر إسحاق نيوتن في 1666 مصدر هذه الألوان.
وينبغي في البداية أن نفهم بان اللون هو ضوء والضوء وهو نفسه موجة كهرومغناطيسية بطول موجة محدد. وينحسر مجال الرؤية بين طول موجي يبلغ 400 نانومتر وهو ما يوافق بالنسبة لأعيننا اللون البنفسجي إلى طول موجي يصل إلى 670 نانومترا وهو ما يوافق اللون الأحمر. غير أن الضوء المنبعث من الشمس أبيض، مما يعني أنها مكونة من خليط من أمواج ضوئية مختلفة الطول.
وإذا ما أردنا دراسة مكونات هذا الضوء الأبيض، فإننا نحصل على طيف الضوء المرئي ويحدث تفكك الضوء هذا أثناء ظاهرة الانكسار.
وتحدث لكل قطرة ماء أثناء سقوط المطر ظاهرة الانكسار، فقطرة الماء تعكس ضوء الشمس الأبيض، فتنحرف المكونات كلها بحسب زوايا مختلفة، مما يؤدي إلى ظهور سبعة ألوان هي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والأزرق الداكن والبنفسجي.
ويختلف انحراف الزاوية بحسب طول الموجة، ونستطيع أن نرى قوسا تتابع فيه كل الألوان ويختلف تلون قوس قزح بحسب حجم قطرات الماء فالقطرات الخفيفة لا تنشر جيدا الضوء مما يضفي ألوانا باهتة على قوس قزح.

قوس قزح مضاعف
أحيانا يظهر قوس قزح ثان تحت قوس قزح الابتدائي لكنه أوسع وينتج عن انعكاس ثان لأشعة الشمس داخل قطرات المطر ،وتصل زاوية انحراف هذا الانعكاس إلى حوالي 52 درجة. ويؤدي انعكاس الضوء للمرة الثانية إلى قلب ترتيب الألوان مقارنة بقوس قزح الابتدائي، لكنه يعطي ألوانا باهتة يصعب تمييزها.
ونظريا يمكن أن نرى عددا غير محدود من أقواس قزح ناتجة على انعكاس أشعة الشمس مرات عدة على قطرة المطر، وعد الخبراء في المخبر ما يزيد عن 19 قوسا، وللأسف فان السماء في الحقيقة ليست داكنة حتى تظهر كل أقواس قزح المشكلة.
ويمكن أن نرى أحيانا أقواس قزح ثانوية داخل قوس قزح الابتدائي وغالبا ما تحمل هذا الأقواس اللونين الأخضر أو الوردي، غير أنها ليست ناتجة عن انعكاس الأشعة على قطرات المطر وإنما نتيجة تداخل ضوئي بين القطرات.
في العادة لا يبقى قوس قزح مدة طويلة وأطول قوس قزح شوهد في بريطانيا واستمر ست ساعات. ويمكن أن نلاحظ هذه الظاهرة جيدا بقرب شلالات المياه أو في الحدائق أثناء عملية السقي.


ما الفرق بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية؟

تتعلق القضية كلها بالضوء، لكن ما بين الموجات المرئية، لكن ما الفرق؟يتفكك الضوء إلى أشعة ضوئية عدة وهو مما يعني عدة ألوان أيضا، فمن من بين هذه الأشعة مايتوافق مع الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية؟

ما الضوء؟
تعطي كل الألوان المنبعثة من الشمس عند اجتماعها ضوءا ابيض ويمكن أن نلاحظ ذلك باستعمال الموشور الزجاجي، الذي يقوم على مبدأ انعكاس الضوء لتفكيك الألوان.
لا تتفكك في هذه المرحلة العديد من الألوان، وهو ما يتعلق بالموجات الضوئية الأحادية اللون ويمكن أن نقيس طول موجاتها باللجوء إلى جهاز النانومتر.

مرئية أم غير مرئية؟
لا ترى أعيننا غير الموجات التي يتراوح طولها ما بين 400 و800 نانومتر ،فبصرنا محدود مثلما هي أسماعنا التي لا يمكن أن تلتقط ما تحت الصوت وما فوق الصوت وعليه فان أعيننا عاجزة عن رؤية الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية.
والأشعة تحت الحمراء هي أشعة كهرومغناطيسية لها طول موجة أطول من طول موجة الضوء المرئي وتسمى تحت الحمراء لان طول موجة اللون الأحمر هو الأكثر طولا من الألوان التي ترى. والأشعة تحت الحمراء لها طول موجة ما بين 750 نانومترا وميلمتر واحد.
وأما الأشعة فوق البنفسجية فهي هي أشعة كهرومغناطيسية ذات موجة أقصر من موجة الضوء المرئي لكنها أطول من الأشعة السينية، سميت بفوق البنفسجية لأن طول موجة اللون البنفسجي هو الأقصر بين ألوان الطيف.