رنگین کمان پدیده‌ای نوری و قیاسی است که زمانیکه خورشید به قطرات نم و رطوبت جو زمین می‌تابد باعث ایجاد طیفی از نور در آسمان میشود. این پدیده به شکل یک کمان رنگین در می‌آید. همواره رنگین کمان‌هایی که بواسطهٔ نور خورشید بوجود می‌آیند در بخشی از آسمان درست در سوی مخالف خورشید ظاهر می‌شوند.
در یک رنگین‌کمان اصلی (رنگین‌کمان پایین‌تر، و معمولاً روشنتر) رنگ قرمز در بخش بیرونی (یا بالایی) کمان، و بنفش در بخش درونی دیده میشود. این رنگین‌کمان با نوری که یک‌بار از قطرات آب بازتابیده بوجود می‌آید. در یک رنگین‌کمان دوتایی، کمان دومی ممکن است بالا و بیرون کمان اصلی دیده شود، و ترتیب رنگ‌هایش معکوس شده‌است (رنگ قرمز در هر یک از دو رنگین‌کمان به سوی دیگری است). این رنگین‌کمان دوم با دوبار انعکاس نور در قطرات آب بوجود می‌آید. محدودهٔ بین دو رنگین‌کمان تاریک است. دلیل این نوار تاریک این است که هنگامیکه نور زیر رنگین‌کمان اصلی از انعکاس قطره می‌آید، و نور بالای رنگین‌کمان بالایی (دومی) نیز از انعکاس قطره می‌آید، هیچ مکانیزمی برای ناحیهٔ بین یک رنگین‌کمان دوتایی وجود ندارد تا نور انعکاس یافته از قطرات آب دیده شود.
رنگین‌کمان‌های سه‌تایی (در سبک و زاویه یکسان با رنگین‌کمان‌های دوتایی) غیر ممکن‌اند، چون انعکاس سوم از نور درون قطرات آب پرتوهایشان را تقریباً در جهت خورشید می‌تاباند، و از اینرو نامرئی هستند. ممکم است بعضی پدیده‌ها (نظیر «کمان‌های اضافی» خیلی نزدیک و درون کمان‌های اصلی) با «رنگین‌کمان‌های سه‌تایی» اشتباه گرفته شوند. همچنین برای یک ناظر غیرممکن است که برای دیدن رنگین‌کمان حاصل از قطرات آب در زاویه‌ای غیر از زاویه مرسوم (که ۴۲درجه با جهت مخالف خورشید می‌سازد) طرحی بریزد. حتی اگر ناظری ناظر دیگری را که بنظر می‌رسد «زیر» یا «در انتهای» یک رنگین‌کمان است ببیند، ناظر دوم رنگین‌کمان متفاوتی را، در همان زاویه‌ای که ناظر اول دیده بود، خواهد دید. از اینرو، یک «رنگین‌کمان» شیء فیزیکی نست، و بطور فیزیکی نمی‌توان به آن نزدیک شد.
یک رنگین‌کمان طیف پیوسته‌ای از رنگها را پوشش می‌دهد؛ نوارهای متمایز (شامل تعدادی نوار) که ساختهٔ دید رنگی انسان هستند، و هیچ نوع نواربندیی در یک عکس سیاه سفید از رنگین‌کمان مشاهده نمی‌شود (فقط گرادیان ملایمی از شدت به یک مقدار بیشینه می‌رسد، سپس با یک کمینه در طرف دیگر کمان محو میشود). برای رنگ‌هایی که با چشم انسان معمولی دیده میشود، توالی ذکر شده و به یاد مانده، در فارسی، هفت‌تایی نیوتن قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آّبی، نیلی سیر و بنفش است (که بطور مردم پسند به روش کلمه‌سازی قنزسانب حفظ میشود). با این حال افراد کور-رنگ رنگهای کمتری خواهند دید. رنگین‌کمان‌ها می‌توانند بوسیلهٔ اشکال زیادی از آب معلق در هوا بوجود آیند. این تنها شامل باران نمی‌شود، مه، افشانه، و شبنم معلق در هوا نیز می‌توانند رنگین‌کمان تشکیل دهند.
رنگین‌کمان‌ها همچنین می‌توانند در رطوبتی نظیر رطوبت آبشار شکل گیرند.
رنگین‌کمان با یک رنگین‌کمان بازتاب ضعیف در رودخانه
محتویات
۱ قابلیت دیدن
۲ طیف
۳ تکین کمان
۴ توضیح علمی
۵ منابع
۶ پیوند به بیرون
قابلیت دیدن
رنگین‌کمان‌ها می‌توانند در افشانهٔ حاصل از امواج نیز شکل بگیرند («کمان‌های افشانه‌ای» نامیده می‌شوند)
رنگین‌کمان در هنگام تابش خورشید بعد از یک بارش شدید در ماراتای، زلاند نو.
رنگین‌کمان‌ها را می‌توان هر زمان که قطرات آب در هوا وجود دارند و نور خورشید از پشت سر در یک زاویه عمودی کوچک می‌تابد مشاهده کرد. اغلب جلوه‌های تماشایی رنگین‌کمان زمانی رخ می‌دهند که نیمی از آسمان هنوز با ابرهای بارانی تاریک است و ناظر در نقطه‌ای در جهت خورشید که آسمان آن صاف است قرار دارد. نتیجه یک رنگین‌کمان تابان است که با زمینهٔ تاریک در کنتراست دارد.
در نزدیکی آبشارها و فواره‌ها نیز معمولاً اثر رنگین‌کمان مشاهده میشود. بعلاوه، در طول یک روز آفتابی این اثر را می‌توان بطور مصنوعی با پراکنده ساختن قطرات آب در هوا ایجاد کرد. یک مهتاب‌کمان، رنگین‌کمان ماهتابی یا رنگین‌کمان شب‌هنگام، را به ندرت در شب‌های شدیداً مهتابی می‌توان مشاهده کرد. از آنجا که قوهٔ بینایی انسان برای رنگ در نور کم ضعیف است، مهتاب‌کمان‌ها اغلب سفید مشاهده می‌شوند.[۱] عکاسی از نیم‌دایرهٔ کامل رنگین‌کمان در یک فریم مشکل است، چون نیاز به زاویه دید ۸۴درجه‌است. برای یک دوربین ۳۵mm، یک عدسی با فاصله کانونی ۱۹mm یا عدسی زاویه-گسترده کمتر مورد نیاز است. حال که نرم‌افزارهای قدرتمندی برای چسباندن چندین عکس در یک پانوراما در دسترس است، تصاویر کل کمان و حتی کمان‌های ثانویه را می‌توان به راحتی از یک سری از فریم‌های رویهم‌افتاده ساخت. از داخل هواپیما، شخص شانس دیدن تمام دایرهٔ رنگین‌کمان را، با سایهٔ هواپیما در مرکز، دارد. این پدیده میتواند با گلوری اشتباه گرفته شود، اما یک گلوری معمولاً خیلی کوچکتر است، تنها ۲۰-۵درجه را پوشش می‌دهد.
رنگین کمان در تابلو نقاشی اثر فردریک ادوین چرچ
در شرایط دید خوب (برای مثال، وجود ابر تیره در پشت رنگین‌کمان)، کمان دوم را با ترتیب رنگ معکوس می‌توان دید. در زمینهٔ آسمان آبی، کمان دوم با اشکال قابل رویت است.
طیف
رنگین‌کمان طیف پیوسته‌ای از رنگها را پوشش می‌دهد- هیچ «نواری» وجود ندارد. تفکیک ظاهری محصول رنگ‌دانه‌های نوری در چشم انسان و پردازش عصبی خروجی‌های گیرنده‌های نوری‌مان در مغز است. از آنجا که قلهٔ پاسخ گیرنده‌های رنگی انسان از فردی به فرد دیگر تغییر میکند، افراد مختلف اندکی رنگها را متفاوت خواهند دید، و افرادی که کور رنگ هستند تعداد کمتری از رنگها را خواهند دید. با این حال، هفت رنگی که در زیر لیست شده‌اند گمان میشود که از این حکایت میکنند که انسان‌ها در هر کجا،[۲] با دید رنگی عادی، رنگین‌کمان را چگونه می‌بینند. رنگ آخر در رنگین‌کمان بنفش است، نه ارغوانی.
نیوتن بطور ابتکاری (۱۶۷۲م) تنها پنج رنگ اصلی را نامگذاری کرد: قرمز، زرد، سبز، آبی و بنفش. نارنجی و نیلی سیر را بعداً اضافه کرد، تا در توافق با تعداد نّت‌ها در مقیاسی موسیقیایی هفت رنگ را بدهد.[۳]
قرمز نارنجی زرد سبز آبی نیلی سیر بنفش
تکین کمان
عکس نه چندان خوبی از تکین کمان
این نوع رنگین کمان بعضی اوقات و به ندرت در موقع طلوع یا غروب خورشید اتفاق می‌افتد زمانی که نورهایی با طول موج کوتاهتر، مانند رنگ آبی، بنفش و سبز پراکنده شده و از طیف‌های مرئی حذف می‌شوند و تنها نورهای با طول موج بلند (سرخ) دیده می‌شوند.[۴] می‌توان علت این پراکندگی را باران دانست که باعث پیدایش پدیده نادر و زیبای تکین کمان میشود.
توضیح علمی
نور که ابتدا هنگام ورود به سطح قطره باران شکسته شده‌است، در پشت قطره بازتاب میکند، و بار دیگر هنگام ترک قطره می‌شکند. اثر کلی به گونه‌ای است که نور ورودی در گسترهٔ عریضی از زاویه‌ها، با بیشترین شدت نوری در زاویهٔ ۴۰ تا ۴۲ درجه، باز می‌تابد. زاویه مستقل از اندازهٔ قطره‌است، اما به شاخص شکست آن وابسته‌است. آب دریا شاخص شکست بزرگتری نسبت به آب باران دارد، از اینرو شعاع «رنگین‌کمان» در افشانهٔ دریا کوچکتر از یک رنگین‌کمان واقعی است. این رنگین‌کمان برای چشم غیر مسلح با چینش از دست رفته‌ای از این‌کمان‌ها مشاهده میشود.[۵] مقدار شکست نور به طول‌موج‌اش، و از اینرو به رنگ‌هایش بستگی دارد. نور آبی (طول موج کوتاهتر) در زاویهٔ بزرگتری نسبت به نور قرمز می‌شکند، اما بواسطهٔ بازتاب پرتوهای نور از پشت قطره، نور آبی نسبت به نور قرمز هنگام خروج از قطره با زاویهٔ کمتری با پرتو نور سفید فرودی اصلی می‌سازد. ممکن است فکر کنید که عجیب است که الگوی رنگها در یک رنگین‌کمان قرمز را در بیرون کمان و آبی را در درون آن دارد. با این‌حال، زمانیکه این موضوع را با دقت بیشتری وارسی کنیم، متوجه می‌شویم که اگر نور قرمز خارج شده از یک قطره توسط ناظری مشاهده شود، نور آبی آن قطره دیده نخواهد شد زیرا این نور در مسیری متفاوت با نور قرمز حرکت قرار دارد: مسیری که با چشمان ناظر در یک راستا نیست. نور آبی مشاهده شده در این رنگین‌کمان از قطرهٔ متفاوتی می‌آید، که بایستی زیر قطره‌ای باشد که نور قرمز از آن مشاهده میشود.
عکس اعتقاد عموم، نور در پشت قطره باران دستخوش بازتاب کلی نمی‌شود، و مقداری نور از پشت قطره خارج میشود. با این حال، نور خروجی از پشت قطره باران بین ناظر و خورشید رنگین‌کمان تشکیل نمی‌دهد زیرا طیف تابشی از پشت قطره باران بمانند زنگین‌کمان‌های مرئی دارای شدت حداکثری نیستند، و از اینرو رنگها بیشتر از آنکه رنگین‌کمان تشکیل دهند، با هم ترکیب می‌شوند.[۶]
پرتوهای نوری از یک سو وارد قطره‌باران می‌شوند (معمولاً یک خط مستقیم از خورشید)، از پشت قطره باز تابیده، و هنگام ترک قطره باران می‌پیچد. نور ترک کننده قطره دز زاویه گسترده‌ای، با بیشینهٔ شدت بین ۸۹ر۴۰ تا ۴۲درجه، پهن میشود.
با ورود پرتو سفید به قطره باران به رنگهای مختلفی جدا میشود زیرا نور قرمز نسبت به آبی با زاویهٔ کمتری شکسته میشود. در هنگام ترک قطره، پرتوهای قرمز نسبت به پرتوهای آبی در زاویه کوچکتری می‌چرخند، یک رنگین‌کمان تشکیل می‌دهند.
یک رنگین‌کمان در واقع در محل مشخصی از آسمان وجود ندارد. محل ظاهر شدنش به محل ناظر و موقعیت خورشید بستگی دارد. تمام قطرات باران نور خورشید را یکسان شکسته و باز می‌تابند، اما فقط نور از بعضی قطرات باران به چشم ناظر می‌رسد. این نور همان است که رنگین‌کمان را برای ناظر تشکیل می‌دهد. محل یک رنگین‌کمان در آسمان نسبت به ناظر همیشه در سوی مخالف خورشید است، و همیشه رنگین‌کمان درونی روشنتر از رنگین‌کمان بیرونی است. مرکز کمان سایهٔ سر ناظر است، یا بطور دقیقتر نقطهٔ پادخورشیدی (که در طول روز زیر افق است)، در زاویهٔ ۴۰ تا ۴۲درجه نسبت به خط بین سر ناظر و سایه‌اش ظاهر میشود. در نتیجه، اگر خورشید بالاتر از ۴۲درجه باشد، رنگین‌کمان زیر خط افق خواهد بود و معمولاً به مقدار کافی قطره باران بین افق (یعنی، ارتفاع چشم) و زمین وجود ندارد، تا رنگین‌کمان تشکیل دهند. استثناها زمانی رخ می‌دهند که ارتفاع ناظر از سطح زمین بیشتر شود، برای مثال در یک هواپیما، در بالای کوه، یا بالای یک آبشار.