Bạn có biết mình có thể tự tay tạo ra một chiếc cầu vồng rực rỡ ngay trong vườn nhà không?  Hiện tượng kỳ thú này không cần phép thuật, mà chỉ cần một vòi phun nước và ánh nắng mặt trời. Hãy cùng khám phá vì sao có cầu vồng trong phun nước và bí mật quang học đằng sau nó!

Vì sao mỗi giọt nước lại là một chiếc lăng kính tí hon?

Để hiểu được bí mật của cầu vồng, trước tiên chúng ta cần biết rằng mỗi giọt nước nhỏ từ vòi phun đều có thể hoạt động như một chiếc lăng kính tự nhiên.

• Lăng kính là gì? Trong vật lý, lăng kính là một vật thể trong suốt có khả năng bẻ cong và phân tách ánh sáng.
• Giọt nước làm điều tương tự: Khi một tia sáng Mặt Trời chiếu vào một giọt nước hình cầu, nó không đi thẳng qua. Thay vào đó, tia sáng sẽ bị bẻ cong khi đi vào, phản xạ lại ở mặt sau của giọt nước, và tiếp tục bị bẻ cong một lần nữa khi thoát ra ngoài. Quá trình này đã biến giọt nước thành một công cụ phân tích ánh sáng hoàn hảo.

>>> Đọc thêm tại đây: Thí nghiệm ánh sáng: Vì sao một ly nước có thể tạo ra cầu vồng bảy sắc?

Ánh sáng trắng đã biến thành 7 màu rực rỡ bằng cách nào?

Ánh sáng Mặt Trời mà chúng ta thấy có màu trắng thực chất là sự hòa trộn của rất nhiều màu sắc khác nhau. Hiện tượng phân tán ánh sáng chính là quá trình "giải nén" ánh sáng trắng này.

1. Khúc xạ ánh sáng: Khi ánh sáng đi từ không khí vào nước, tốc độ của nó bị chậm lại và hướng đi bị bẻ cong. Hiện tượng này gọi là khúc xạ.
2. Mỗi màu một góc khác nhau: Điều kỳ diệu nằm ở chỗ mỗi màu trong dải quang phổ (Đỏ, Cam, Vàng, Lục, Lam, Chàm, Tím) bị bẻ cong ở một góc hơi khác nhau. Ánh sáng đỏ bị bẻ cong ít nhất, trong khi ánh sáng tím bị bẻ cong nhiều nhất.
3. Tách thành 7 màu: Chính sự khác biệt nhỏ này đã khiến cho dải màu bị tách ra và trải rộng. Khi thoát ra khỏi giọt nước, chúng không còn là ánh sáng trắng nữa mà đã trở thành một dải màu sắc mà chúng ta gọi là cầu vồng.

>>> Khám phá thêm: Vì sao bong bóng xà phòng trong suốt lại hiện lên màu sắc cầu vồng?

Vị trí đứng ảnh hưởng thế nào đến việc thấy cầu vồng?

Bạn có để ý rằng không phải lúc nào phun nước dưới trời nắng cũng thấy cầu vồng không? Đó là vì vị trí của bạn, Mặt Trời và vòi phun nước phải tạo thành một góc hình học chính xác.

• Quy tắc cơ bản: Để thấy được cầu vồng, Mặt Trời phải ở sau lưng bạn và vòi phun nước phải ở phía trước bạn.
• Góc nhìn 42 độ: Cầu vồng được tạo ra bởi những tia sáng thoát ra khỏi giọt nước ở một góc đặc biệt, khoảng từ 40 đến 42 độ so với hướng của tia sáng mặt trời đi vào. Mắt của bạn phải nằm trên đường đi của những tia sáng đã được tán sắc này thì mới có thể nhìn thấy cầu vồng.
• Cầu vồng là của riêng bạn: Vì điều kiện góc nhìn này, mỗi người sẽ nhìn thấy một cầu vồng hơi khác nhau, được tạo ra bởi những giọt nước khác nhau. Bạn không thể đi đến "chân cầu vồng" vì khi bạn di chuyển, góc nhìn thay đổi và cầu vồng cũng di chuyển theo.

Giờ thì bạn đã hiểu rõ cơ chế vật lý đằng sau hiện tượng đẹp mắt này rồi. Cầu vồng không ở đâu xa cả, nó là sự kết hợp tuyệt vời của nước, ánh sáng và góc nhìn. Hãy thử ngay một thí nghiệm phun nước vào một ngày nắng đẹp và tự mình chiêm ngưỡng dải màu sắc kỳ diệu nhé!

>>> Tìm hiểu đầy đủ tại: Vì sao vệt dầu loang trên mặt nước lại lấp lánh màu sắc cầu vồng?