1. Cầu vồng là gì?

Cầu vồng hay mống là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa. Ở nhiều nền văn hóa khác nhau, cầu vồng xuất hiện được coi là mang đến điềm lành cho nhân thế. Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân ra làm cầu vồng bậc 1, bậc 2... Trong đó cầu vồng bậc 1 là rõ nhất.

2. Vì sao cầu vồng thường xuất hiện sau những cơn mưa mùa hè?

Sau những cơn mưa rào vào mùa hè, trên nền trời thường xuất hiện một dải cầu vồng với bảy sắc màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm tím được tạo nên bởi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ từ những hạt nước.

Mùa hè, thời gian của những trận mưa rào không dài lắm, thêm vào đó phạm vi cũng không rộng, vì vậy sau cơn mưa ánh sáng mặt trời sẽ xuất hiện ngay. Lúc này trong không trung vẫn còn chứa đầy các hạt nước, hoặc đôi lúc vẫn còn mưa lâm râm. Khi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ và phản chiếu bởi các hạt nước, cầu vồng bảy sắc sẽ óng ánh xuất hiện trên nền trời.

Vào mùa đông, thời tiết lạnh lẽo và không khí rất hanh khô, hiếm khi xuất hiện những cơn mưa, vì vậy các trận mưa rào ít đi nên không đủ điều kiện để tạo ra cầu vồng.

3. Vì sao cầu vồng có 7 màu sắc?

Cầu vồng là một hiện tượng quang học kỳ diệu và tuyệt đẹp của mẹ thiên nhiên. Ai trong chúng ta cũng đã ít nhất nhìn thấy 1 lần trong đời hiện tượng cầu vòng này. Đó là một nguồn cảm hứng vô tận cho cuộc sống này.

Cầu vồng 7 màu bắt đầu từ hiện tượng khúc xạ ánh sáng qua những giọt nước và tán sắc thành đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím giống như ở lăng kính. Nhưng 7 màu này ở đâu ra? Đó là dãi 7 màu của bước sóng ánh sáng nhìn thấy được phân tách ra từ ánh sáng mặt trời. Thực chất nó không chỉ có 7 màu mà đó là một dãi màu biến thiên với các bước sóng thay đổi ứng với mỗi màu riêng biệt.

4. Vì sao cầu vồng có hình vòng cung?

Theo quy luật vật lý, một tia sáng đi qua một giọt nước sẽ bị chuyển hướng do tính chất khúc xạ của nước, sau đó phản xạ trở lại bởi bề mặt trong giọt nước rồi khúc xạ một lần nữa khi đi ra. Giữa tia đi vào và tia đi ra khỏi giọt nước hình thành một góc khoảng 42 độ. Ánh sáng mặt trời bao gồm các tia có độ dài sóng khác nhau và chúng sẽ bị phân tách khi đi qua giọt nước. Mức độ khúc xạ của các tia này hơi khác nhau. Tia màu tím đi ra khỏi giọt nước ở một góc khoảng 40 độ trong khi tia màu đỏ đi ra ở khoảng 42 độ.

Để nhìn thấy được cầu vồng, tia sáng phản xạ khỏi giọt nước cần phải đến được mắt người quan sát. Mắt không thể nào tiếp nhận được toàn bộ các tia sáng phản xạ từ một giọt nước, nhưng có thể thấy tia màu xanh từ vài giọt này, tia màu đỏ từ vài giọt khác...

Những giọt nước có tia màu đỏ phản xạ về đến được mắt của người quan sát là những giọt nằm trên một hình nón có đỉnh là vị trí quan sát, trục là đường thẳng đi qua mắt và song song với hướng nắng, độ dốc của nón chính là góc mà tia này phản xạ ra khỏi các giọt nước (42 độ). Tương tự với các màu khác. Như vậy, người quan sát sẽ thấy được các vòng màu, có thứ tự từ ngoài vào trong (góc phản xạ từ lớn tới nhỏ) như sau: đỏ, cam, vàng, lục , lam, chàm nếu đứng trên máy bay hoặc ở một độ cao nhất định.