Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào giọt nước sẽ chiếu tới những góc khác nhau, những giọt nước nhỏ cũng sẽ bị phản xạ ở những góc khác nhau, trong đó, phản xạ ở góc 40-42 độ là mạnh nhất nên tạo thành cầu vồng mà chúng ta thường thấy.
Nguyên lý hình thành cầu vồng: Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào những giọt nước trong không khí, ánh sáng bị khúc xạ và phản xạ, tạo thành quang phổ hình vòng cung đầy màu sắc trên bầu trời, thường thấy sau mưa.
Vào mùa hè, trời quang đãng sau cơn mưa và mặt trời chiếu sáng rực rỡ. Trong khoảnh khắc, trên bầu trời xuất hiện một cầu vồng, đó là một dải ruy băng bảy màu trải dài trên bầu trời, đỏ, cam, vàng, lục, lục, lam và tím, giống như một cây cầu vòm đầy màu sắc bay ngang qua bầu trời. Tại sao cầu vồng đầy màu sắc xuất hiện trên bầu trời? Màu sắc của cầu vồng chủ yếu bắt nguồn từ hiệu ứng phân tán của lăng kính đối với ánh sáng trắng, được phân giải thành bảy màu có thể phân biệt được như đỏ, cam, vàng, lục, lục lam, chàm và tím. Do 2 phản xạ bên trong nên dãy màu bị đảo ngược.
Thông thường hạt mưa càng lớn thì cầu vồng sẽ càng sáng. Những hạt mưa có kích thước khác nhau có thể khiến màu sắc của cầu vồng thay đổi, thậm chí xuất hiện cầu vồng màu trắng. Vì kích thước của các hạt mưa trên bầu trời không hoàn toàn giống nhau tại cùng một thời điểm nên màu sắc và độ sáng của chúng có thể thay đổi ngay cả trong cùng một cầu vồng hoặc thậm chí cùng một quầng sáng có cùng màu.
Sở dĩ cầu vồng bị cong là do ánh sáng có màu sắc khác nhau bị khúc xạ bởi những giọt nước ở những mức độ khác nhau.
Trái đất tròn. Do bề mặt Trái đất là bề mặt cong và được bao phủ bởi bầu khí quyển dày nên hàm lượng nước trong không khí sau mưa cao hơn bình thường và hiện tượng khúc xạ xảy ra khi ánh sáng mặt trời chiếu vào những giọt nước nhỏ trong không khí.
Đồng thời, do khí quyển trên bề mặt trái đất có dạng vòng cung nên ánh sáng mặt trời bị khúc xạ trên bề mặt tạo thành cầu vồng hình vòng cung mà chúng ta nhìn thấy.
1. Ánh nắng có phải là màu trắng không?
Tại sao nó lại có màu?
Trên thực tế, ánh sáng mặt trời là ánh sáng đa sắc, gồm bảy màu. Sau khi đi vào lăng kính hoặc giọt nước, do chiết suất của các ánh sáng có màu sắc khác nhau nên hướng truyền của các ánh sáng có màu sắc khác nhau có độ lệch khác nhau nên khi rời đi sẽ phân tán, hiện tượng này gọi là "tán sắc".
2. Màu sắc cầu vồng
Bước sóng càng nhỏ thì chiết suất càng lớn nên chiết suất của ánh sáng tím lớn và chiết suất của ánh sáng đỏ nhỏ. Bảy màu sắc của cầu vồng từ ngoài vào trong là: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
3. Tại sao cầu vồng lại cong?
Nguyên nhân cầu vồng bị cong còn liên quan đến mức độ bẻ cong ánh sáng khi truyền qua giọt nước và màu sắc của ánh sáng.
Ánh sáng đỏ có độ uốn cong lớn nhất, còn ánh sáng tím có độ uốn cong nhỏ nhất nên trong cầu vồng chúng ta thường thấy, màu xanh lam luôn ở dưới màu đỏ. Nếu đến đúng vị trí, chúng ta còn có thể nhìn thấy cầu vồng hình tròn!