Visos vaivo- rykštės spalvos - Vilniaus universitetas

Atkelta ið 21 p.Visosvaivorykðtësspalvos4 pav. Papildomi vaivorykðtës lankaiI.Niutono amþininkas E.Halis numatëaukðtesniøjø eiliø vaivorykðèiø egzistavimogalimybes. Pavyzdþiui, treèiosioseilës vaivorykðtë (ðviesos spindulys atsispindivandens laðo viduje 3 kartus) turëtøbûti matoma kaip 85 o skersmens ratasaplink Saulæ. Taèiau treèiosios eilësvaivorykðtës ðviesumas yra per menkas,kad jà galima bûtø áþiûrëti akinanèiojeSaulës ðviesoje. Per visà vaivorykðèiøstebëjimo istorijà tai pavyko tik keletuilaimingøjø, taèiau kartais pagrástai abejojama,ar tai nebuvo lakios jø vaizduotësvaisius. Iðradus lazerinius ðviesos ðaltinius,ne tik treèiosios, taèiau ir kur kasaukðtesniø eiliø vaivorykðtës (net iki 200-osios!) gali bûti nesunkiai matomos monochromatinëje(vienspalvëje) lazerioðviesoje.Vaivorykðtë gali atsirasti ir Mënulioðviesoje. Taèiau Mënulio vaivorykðtë yralabai retas reiðkinys, kadangi kamuoliniølietaus debesø susidarymà sàlygojantysoro masiø konvekcijos reiðkiniaivyrauja dienos metu, o naktá rimsta. Antravertus, Mënulio ðviesa yra beveik mi-lijonà kartø silpnesnë nei Saulës, taigi irtà retà Mënulio vaivorykðtæ visai nesunkupraþiopsoti. Kas kita yra dirbtinës vaivorykðtës,susidaranèios fontanuose arvandens èiurkðlëse. Tinkamai pasirinkusmatymo kryptá ir kampà, jas galima išvystibet kurià saulëtà dienà.Vaivorykðtë ir ðviesos bangosNors geometrinë Dekarto vaivorykðtësteorija buvo labai patogi ir paprastaipaaiðkino fizikinius vaivorykðtës susidarymoprincipus, taèiau ji turëjo keletà esminiøtrûkumø: liko nepaaiðkinta, kaip atsirandasvarbi vaivorykðtës detalë – vadinamiejipapildomi vaivorykðtës lankai(angl. supernumerary bows), koks yra vaivorykðtësspalvø intensyvumas ir dël kovaivorykðtë kiekvienà kartà atrodo vis kitokia.Geometrinë optika á ðiuos klausimusatsakyti nepajëgë.Ðias problemas pirmoje XIX a. pusëjeëmësi spræsti anglø matematikas serasG.Airy, kuris, bûdamas dar ir karaliðkuojuastronomu, ásiamþino istorijoje kaipþmogus, ávedæs nuliná Grinvièo dienovidiná.Seras G.Airy paþvelgë á vaivorykðtækitaip. Remdamasis olandø fiziko C.Hiuigensojau XVII a. suformuluotu principuapie ðviesos bangø ðaltinius ir frontus, Airyapraðë vaivorykðtæ ne kaip ðviesosspindulius, bet kaip ðviesos bangas, kuriasiðkraipo vandens laðai. Airy vaivorykðtësteorija buvo labai moderni, ji áskaitëbangines ðviesos savybes – interferencijàir difrakcijà. Banginë vaivorykðtës teorijabuvo milþiniðkas þingsnis á prieká – jiteisingai paaiðkino visas stebimas vaivorykðtësdetales, taip pat ir jø kaità priklausomainuo lietaus laðø dydþio. TæsdamasAiry darbus, XIX a. pabaigoje W.Pertnerissuformulavo áþymøjá „vaivorykðtës integralà“,kuris leido tiksliai ávertinti vaivorykðtësspalvø intensyvumà. Airy teorijosðviesoje netruko paaiðkëti, kad pati kompaktiðkiausiavaivorykðtë, kurios lankoplotis, t.y. regimasis kampinis atstumastarp raudonojo ir violetinio kraðtø tëra 1,8 o ,matoma kai vandens laðø dydis yra 0,5-1 mm. Ið esmës tokiai vaivorykðtei idealiaitiko geometrinis Dekarto aprašymas.Papildomø vaivorykðtës lankø atsiradimoprieþastá jau 1803 m. teisingai ávar-Autoriaus nuotraukosdijo T.Youngas, paaiðkindamas, kad jiesusidaro dël ðviesos bangø interferencijosreiðkinio. Nors ðie lankai vadinami papildomaisvaivorykðtës lankais, ið esmësjie yra neatsiejama pagrindinës vaivorykðtësdalis (4 pav.). Dvi gretimos ðviesosbangos vandens laðe nusklinda ðiektiek skirtingà atstumà, todël matome bangø„muðimus“: jei iðëjusiø ið vandens laðoðviesos bangø fazës sutaps, matysimeðviesos paryðkëjimà, o jei bus prieðingos– bangos viena kità uþgesins. Tokiebangø „muðimai“ optikoje vadinamiðviesos bangø interferencija, dël to papildomivaivorykðtës lankai kartais dar vadinamiinterferenciniais lankais. Šie lankaiyra ne kas kita, kaip tam tikra kryptimisusidarantys interferenciniai maksimumai,o regimasis kampinis atstumas tarpjø yra atvirkðèiai proporcingas vandenslaðo dydþiui. Tai reikðtø, kad kuo didesniyra lietaus laðai, tuo glaudesni yra interferenciniaimaksimumai ir tuo arèiau pagrindinësvaivorykðtës lanko jie matomi.Jei lietaus laðø dydis virðija 0,5 mm, interferenciniaimaksimumai ima klotis antvioletinës pagrindinio vaivorykðtës lankodalies. Paprastai lietaus stulpe esantysrealûs vandens laðai daþniausiai bûnagana ávairaus dydþio, tad visai logiðkamanyti, jog skirtingo dydþio vandens laðøformuojami interferenciniai maksimumaiturëtø susilieti á vientisà silpnà ðvytëjimà,o papildomi vaivorykðtës lankai varguar ið viso galëtø bûti matomi. Taèiautaip nëra; ryðkûs papildomi vaivorykðtëslankai matomi labai daþnai, nors varguar galima tikëtis, kad visi lietaus laðai bûtøvienodo dydþio. Ðá paradoksalø gal-38 Mokslas ir gyvenimas 2009 Nr. 2