ทำไมรุ้งกินน้ำถึงเป็นเส้นโค้ง ทั้งที่แสงเดินทางเป็นเส้นตรง ?

หลังฝนหยุดตก คุณเคยสังเกตเห็นรุ้งกินน้ำที่ปรากฏบนท้องฟ้ากันบ้างไหมแล้วเคยสงสัยกันหรือไม่ว่ารุ้งกินน้ำที่เราเห็นกันทำไมถึงเป็นเส้นโค้ง ทำไมไม่เป็นรูปร่างอื่นบ้าง เช่น สี่เหลี่ยม สามเหลี่ยม หรือเส้นตรงแล้วมีหลักการทางวิทยาศาสตร์อะไรบ้างที่สามารถอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นนี้ได้

รุ้งกินน้ำเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่พบเห็นได้ในช่วงหลังฝนตกและมีแดดออก และยังสามารถพบได้บริเวณน้ำพุ น้ำตก หรือ ละอองน้ำจากกระบอกฉีดน้ำรดต้นไม้ ซึ่งมักจะพบรุ้งกินน้ำในทิศทางตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์เสมอ โดยเกิดจากหลักการทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า การหักเห และสะท้อนกลับหมดของแสง รุ้งกินน้ำเกิดขึ้นเมื่อแสงอาทิตย์ หรือแสงขาวตกกระทบเข้าไปในละอองน้ำที่ล่องลอยอยู่ในอากาศหลังฝนตกจะเกิดการหักเห และการสะท้อนลับหมดของแสงออกมา ทำให้แสงสีทั้ง 7 สีของแสงขาวกระจายออกจากกัน

แต่เนื่องจากแสงมีการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน (จากอากาศสู่น้ำ) ผ่านผิวของละอองน้ำ ทำให้แสงสีต่าง ๆ กระจายออกจากกันแล้วเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวภายในของละอองน้ำ หลังจากนั้นจะเกิดการหักเหจากภายในละอองน้ำออกสู่อากาศอีกครั้ง และละอองน้ำมีจำนวนมาก จึงทำให้แสงเกิดการหักเหเข้าตาเราไปในทิศทางที่แกต่างกัน โดยมีทั้งหักเหเป็นมุมโค้งขึ้น โค้งลง และโค้งออกมาทางด้านข้างละอองน้ำ แต่เราจะเห็นเพียงแสงที่หักเหเข้าสู่สายตาเป็นมุมออกมาประมาณ 40-42 องศาเท่านั้น ซึ่งนี่เองเป็นสาเหตุทำให้เราเห็นรุ้งกินน้ำเป็นเส้นโค้ง โดยมีสีเรียงจากล่างขึ้นบน คือ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง แต่ในบางครั้งเราก็สามารถเห็นรุ้งกินน้ำ 2 ตัวได้ในเวลาพร้อมกัน

รุ้งกินน้ำตัวแรกอยู่ด้านล่างคือ รุ้งปฐมภูมิ ที่เราคุ้นเคยกันคือแถบสีม่วงอยู่ข้างล่าง และแถบสีแดงอยู่ข้างบน ส่วนรุ้งกินน้ำตัวที่สองอยู่ด้านบนเรียกว่า รุ้งทุติยภูมิ ซึ่งเกิดจากการสะท้อนกลับหมดของแสงภายในละอองน้ำสองครั้ง และหักเหออกจากละอองน้ำเข้าสู่สายตาเป็นมุมออกมาประมาณ 50-52 องศา เรียงลำดับสีกลับกัน สีแดงไปยังสีม่วงจากข้างล่างขึ้นข้างบน

อ้างอิง

https://cutt.ly/TTGneJP
https://cutt.ly/XTGnyzL
https://cutt.ly/wTGni3C
https://cutt.ly/VTGnayH
https://cutt.ly/1TGnhAB
https://cutt.ly/6TGnleF