รุ้ง (Rainbow)

รุ้ง

R A I N B O W

เกี่ยวกับรุ้ง

รุ้ง

คำนาม : แสงที่ปรากฏบนท้องฟ้าเป็นแถบโค้งสีต่างๆ 7 สี คือ สีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง

คำวิเศษณ์ : สีเช่นนั้นที่ปรากฏในเพชร

เราอาจกล่าวได้ว่า "รุ้งกินน้ำเป็นการแสดงแสงสีของธรรมชาติที่น่าตื่นตาตื่นใจยิ่ง" คำว่า "รุ้งกินน้ำ" ในภาษาอังกฤษ เรียกว่า "Rainbow" ซึ่งมาจากคำย่อย 2 คำ คือ Rain+bow ซึ่งสื่อถึง "โค้งที่เกิดขึ้นเมื่อมีฝน" อย่างไรก็ตาม เราต่างก็ทราบดีว่า เราจะสามารถเห็นรุ้งกินน้ำได้ ไม่ใช่เนื่องจากฝน (ละอองน้ำ) อย่างเดียว แต่ต้องมี แสงอาทิตย์ (จากดวงอาทิตย์) ด้วย

นักเรียนจะมองหารุ้งกินน้ำได้ที่ไหน และเมื่อใด ?

1. หลังฝนตก และมีแดดออก
2. ถ้าเกิดรุ้งกินน้ำบนท้องฟ้า รุ้งกินน้ำจะอยู่ด้านตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ และอยู่ด้านเดียวกับละอองน้ำ (ละอองฝน) ดังนั้น เวลาจะมองหารุ้งกินน้ำ ให้หันหลังให้ดวงอาทิตย์เสมอนะคะ

กระบวนการเกิดรุ้งกินน้ำในธรรมชาติ เป็นอย่างนี้นะคะ

1. แสงเดินทางมาถึงหยดน้ำ
2. แสงเกิดการหักเห เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน (จากอากาศสู่น้ำ) โดยแสงสีน้ำเงินจะหักเหมากกว่าแสงสีแดง
3. แสงเกิดการสะท้อนภายในหยดน้ำ เนื่องจากผิวภายในของหยดน้ำ มีความโค้งและผิวคล้ายกระจก
4. แสงเกิดการหักเห จากภายในหยดน้ำผ่านสู่อากาศอีกครั้ง

เมื่อดูโดยรวม มุมสะท้อนของแสงสีแดง คือ 42 องศา ในขณะที่มุมสะท้อนของ แสงสีน้ำเงิน คือ 40 องศา

ภาพแสดงการเกิดรุ้ง จากการหักเห และการสะท้อนของลำแสง ในหยดน้ำ

รุ้งที่เรามักจะเห็นบ่อยๆมีดังนี้ค่ะ

รุ้งบน DVD และ CD

รุ้งบนลูกโป่งวิทยาศาสตร์

รุ้งบนฟองสบู่

รุ้งจากแสงอาทิตย์ที่เห็นจาก Spectroscope

รุ้งกินน้ำสร้างง่ายๆ โดยใช้สายยางรดน้ำพ่นน้ำให้เป็นฝอยน้อยๆ อย่าลืมยืนหันหลังให้ดวงอาทิตย์นะคะ

รุ้งละอองน้ำ (Spray Bow) เกิดในลักษณะเดียวกันกับรุ้งกินน้ำ ในกรณีนี้เกิดเพราะละอองน้ำที่พ่นออกจากท้ายเรือโดยสาร

น้องๆ เข้าใจเรื่องรุ้งถูกต้องจริงหรือเปล่า ?

- รุ้งมี 7 สี : ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด(ส้ม) แดง

รุ้งประกอบด้วยสีมากมายค่ะ ไล่เรียงตั้งแต่สีม่วงจนกระทั่งถึงสีแดง รุ้งเกิดจากแสงอาทิตย์ จึงมีสีครบเต็มสเปคตรัมแต่ที่บอกว่ามีเพียง 7 สี เพราะเราพูดถึงเฉพาะสีหลักๆ เท่านั้น ให้ท่องง่ายจำง่าย

รุ้งกินน้ำเกิดวงใหญ่หรือเล็กขึ้นกับอะไร ?

: โค้งรุ้งกินน้ำจะมีขนาดใหญ่ เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า เช่น ตอนเช้า หรือ ตอนเย็น

รุ้งกินน้ำทำไมมีสีออกแดงเวลาเย็น ?

: ในตอนเช้าและเย็น แสงจากดวงอาทิตย์ต้องเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางที่ยาวขึ้น แสงสีฟ้าและเขียวจะเกิดการกระเจิง (scattering) คงเหลือแต่แสงสีแดง และเหลือง เป็นส่วนมาก ทำให้รุ้งมีสีออกโทนแดง

รุ้งกินน้ำเกิดเต็มวงกลมได้หรือไม่ ?

: โดยปกติ รุ้งกินน้ำไม่สามารถเกิดเต็มวงได้ เนื่องจากมีพื้นดินมาบังเอาไว้ อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาจากข้อจำกัดในการเกิดรุ้งกินน้ำ เราอาจพูดได้ว่า เราสามารถเห็นรุ้งกินน้ำเต็มวงได้ หากอยู่บนเครื่องบิน ที่บินอยู่เหนือกลุ่มของละอองน้ำ หรือ ยืนอยู่บนยอดเขา มองลงไปในหุบเขาที่มีละอองน้ำ เป็นต้น

รุ้งกินน้ำเกิดในตำแหน่งใดบนท้องฟ้า ?

: มุมระหว่างเส้นสายตากับรุ้งกินน้ำ (วงปฐมภูมิ) ที่ทำกับเส้นจากรุ้งกับดวงอาทิตย์ มีค่าเท่ากับ 42 องศา ทำให้รุ้งกินน้ำที่เกิดขึ้น เป็นวงโค้ง ไม่ใช่เส้นตรง หรือเส้นแบบอื่นๆ

เราเห็นรุ้งกินน้ำตัวเดียวกันเสมอ?

: เนื่องจากเรามองดูรุ้งกินน้ำในตำแหน่งที่ต่างกัน (ต่อให้ยืนซ้อนกัน ก็ยังต้องนับว่าตำแหน่งที่ดูต่างกัน) เราจะเห็นรุ้งกินน้ำต่างตัวเสมอ เนื่องจากมุมในการมองต่างกัน ดังนั้นน้องๆ ควรจะภูมิใจว่า ธรรมชาติสร้างรุ้งกินน้ำให้เราเห็นเฉพาะบุคคลจริงๆ

รุ้งกินน้ำเกิดจากการหักเหของแสง ?

: รุ้งกินน้ำตัวที่ 1 หรือ รุ้งปฐมภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำโค้งที่ชัดที่สุดที่เราเห็นกันเป็นประจำ โค้งสีแดงจะอยู่บนสุด และโค้งสีม่วงจะอยู่ล่างสุด รุ้งปฐมภูมิเกิดจากการที่แสงหักเห 2 ครั้ง และสะท้อน 1 ครั้ง (หักเห-สะท้อน-หักเห)

รุ้งกินน้ำตัวที่ 2 หรือ รุ้งทุติยภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำที่ชัดน้อยกว่า และจะเกิดอยู่เหนือรุ้งกินน้ำตัวที่ 1 โดยที่ลำดับสีของสายรุ้งจะสลับกับลำดับสีของรุ้งปฐมภูมิ คือโค้งสีแดงจะอยู่ล่างสุด และโค้งสีม่วงจะอยู่บนสุด รุ้งทุติยภูมิเกิดจากการที่แสงหักเห 2 ครั้ง และสะท้อน 2 ครั้ง (หักเห-สะท้อน-สะท้อน-หักเห)

รุ้งกินน้ำไม่ได้เกิดขึ้นทุกครั้งหลังฝนตก (มีละอองฝน) และแดดออก (มีแสงอาทิตย์) ?

: ในข้อนี้ อาจเป็นที่ถกเถียงกันได้ แต่ถ้าเราอาศัยความรู้เกี่ยวกับรุ้งกินน้ำที่เราทราบดีแล้ว เราน่าจะสามารถกล่าวได้ว่า "รุ้งกินน้ำเกิดทุกครั้งที่มีสภาพเหมาะสม (มีละอองฝน + แสงแดดส่อง) แต่เราไม่เห็นรุ้งกินน้ำ เนื่องจากเราไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่จะเห็นมันต่างหาก"

รุ้งกินน้ำดูชัดเท่ากันทั้งตัว ??

: รุ้งกินน้ำที่อยู่ใกล้พื้นดิน จะดูชัดเจนกว่ารุ้งกินน้ำตัวเดียวกันที่อยู่สูงขึ้นไป เนื่องจากรูปร่างของหยดน้ำใกล้พื้นดินมีรูปทรงที่กลมกว่า ทำให้การหักเหและสะท้อน เกิดขึ้นดีกว่า

รุ้งกินน้ำมี 2 ตัว คือ รุ้งปฐมภูมิ กับ รุ้งทุติยภูมิ

: ในธรรมชาติ เราจะเห็นรุ้งกินน้ำได้อย่างมาก 2 ตัวเท่านั้น แต่ทางทฤษฎีแล้ว เนื่องจากแสงสามารถสะท้อนมากกว่า 2 ครั้ง ในหยดน้ำ จึงสามารถทำให้เกิดรุ้งตัวที่ 3...4...5... ไปได้เรื่อยๆ ทุกครั้งที่แสงจำนวนหนึ่งหักเหออกมาจากหยดน้ำ แล้วทำให้เกิดรุ้งกินน้ำ แสงที่เหลือจะสะท้อนต่อไป และหักเหออกมา ทำให้เกิดรุ้งกินน้ำตัวต่อไป ที่มีความเข้มของแสงน้อยลง (มองเห็นได้ยากขึ้น) รุ้งตัวอื่นๆ นี้ มีรายงานว่าสามารถสร้างขึ้นได้ในห้องทดลอง

ถ้าเราดูรุ้งกินน้ำ หรือใช้กล้องถ่ายภาพรุ้งกินน้ำผ่าน polarizing filter จะเห็นรุ้งกินน้ำชัดขึ้นหรือไม่ ?

: คำตอบคือใช่ และ ไม่ใช่ ! สำหรับรุ้งกินน้ำตัวสั้นๆ การใช้ filter ดังกล่าว จะสามารถทำให้รุ้งกินน้ำดูชัดเจนขึ้นมาก แต่ถ้าเป็นรุ้งกินน้ำตัวยาวๆ การใช้ filter ดังกล่าว จะทำให้บางส่วนของรุ้งกินน้ำดูชัดเจนขึ้น แต่บางส่วนจะเลือนหายไปเกือบหมด หรือหมดเลยทีเดียว ที่เป็นเช่นนี้ เพราะรุ้งกินน้ำแต่ละส่วน มีระนาบของการเป็น polarization ต่างกันค่ะ