ההסבר הפיזיקלי להיווצרות צבעי הספקטרום בקשת

ההסבר שנתן דקארט אינו מתאר כיצד נוצרים צבעי הקשת, מכיוון שניוטון עם ניסויי המנסרה שלו הסביר את תופעת הנפיצה רק בשנת 1666 (!).

על פי ניוטון, אשר הסביר את היווצרות צבעי הקשת בענן בספרו OPTICS שפורסם לראשונה בשנת 1704, האור הלבן מכיל את כל צבעי הספקטרום, ולטיפות המים יש מקדם שבירה שונה עבור כל אחד מהצבעים.

לכן, לכל אחד מהצבעים קיימת זווית מינימום משלו, ואנו רואים בקשת בענן את סיכום התופעות הנוצרות לחוד עבור כל אחד מהצבעים.

ניוטון מצא:

  • עבור הצבע האדום זווית הקשת: '58 1370.
  • עבור הצבע הסגול זווית הקשת: '43 1390.

ההבדל ביניהם '45 10, שהיא הזווית של רוחב הקשת שהייתה נוצרת אילו קרני השמש היו מקבילות לחלוטין.

מכיוון שהשמש אינה מקור נקודתי, אלא בעלת רוחב מסוים של בערך '30, הרי שרוחב הקשת המתקבל יכול להגיע עד '15 2, שהוא בערך רוחב הקשת הנמדד ניסיונית.

הזווית בין כיוון קרני השמש הפוגעות לבין אלומת קרני הקשת בענן היא כ- 420, ואילו הזווית לקשת המשנית היא כ- 80 יותר גבוה בשמים (500).

מקובל כיום להגדיר את הזווית כשינוי בכיוון קרני השמש, כלומר, הזווית המשלימה לזווית 420:

1800-420 = 1380

בצורה דומה, הזווית לקשת המשנית היא 1300 (ראה איור 4).

גיאומטריה של קשת בענן

איור 4: גיאומטריה של קשת בענן.

 

כפתור "הקודם" כפתור "הבא"