Duge su među najlepšim prizorima koje je priroda kreirala. Duga nije „stvar“, niti postoji na određenom „mestu“. Duga je pre optička varka ili fenomen koji ne kontrolišu ljudi i pojavljuje se kada su sunčeva svetlost i atmosferski uslovi odgovarajući, kao i položaj gledaoca koji je posmatra. Kako nastaje duga i zašto se javlja, saznaćete u redovima koji slede.
Duga se javlja kao rezultat interakcije između sunčeve svetlosti, vode i vazduha i to je razlog zašto je uglavnom vidljiva kada postoji sunčan, kišovit dan. Formiranje duge uključuje fizički fenomen, koji uključuje disperziju, refrakciju, refleksiju i potpunu unutrašnju refleksiju.
Duga nastaje usled sunčeve svetlosti i atmosferskih uslova. Svetlost ulazi u kapljicu vode, usporava i savija se prelazeći iz vazduha u vodu koja je gušća. Svetlost se reflektuje unutar kapljice odvajajući se u svoje talasne dužine ili boje. Kada svetlost izađe iz kapljice, ona stvara dugu. To se dešava kada zraci sunca dođu u kontakt sa kišnom kapom pod određenim uglom.
Proces formiranja duge – korak po korak
Formiranje duge opisano je korak po korak u nastavku:
Sunčevi zraci udaraju u kišnu kap
Bela svetlost sunca treba da udara u kapljice vode pod određenim uglom. Formirani ugao je veoma važan jer određuje da li će se duga formirati ili ne. Duge se formiraju uglavnom u zoru ili kasno popodne, jer je najbolje ako je sunce prilično nisko na nebu i pruža idealan ugao za formiranje duge. Kada ugao nije odgovarajući, ne možemo da vidimo dugu.
Odbija se deo sunčeve svetlosti
Kada sunčevi zraci udare ili dođu u dodir sa kapljicama vode, sunčeva svetlost se reflektuje. U tom procesu svetlost se pokorava zakonu refleksije. To se može bolje razumeti kada vidimo kroz stakleni prozor, ali, istovremeno, možemo da vidimo i naš sopstveni odraz. To je zato što prozor istovremeno propušta i odbija svetlost. Voda takođe ima ovo svojstvo.
Ostatak svetlosti se prelama
Svetlost koja se ne lomi prelazi granični sloj vazduha i vode i usporava jer je voda gušća od vazduha. Smanjivanje brzine čini put svetlosti da se savija, što se naziva refrakcija. To je razlog zašto je duga uvek zakrivljena ili savijena prema normalnoj liniji.
Belo svetlo se deli na različite boje
Bela svetlost se sastoji od spektra boja, od kojih svaka ima svoju talasnu dužinu. Različite talasne dužine putuju različitom brzinom dok nailaze na promenu u mediju koji je gušći ili manje gust; na brzine utiče razlika u količinama. Dakle, boje se odvajaju. Ovaj fenomen poznat je pod nazivom disperzija. Zbog toga duga ima različite boje.
Svetla se reflektuju iza kišne kapi
Kada svetlost udari u interfejs vode i vazduha na zadnjem delu kišne kapi, ona formira ugao. Ako je upadni ugao veći u poređenju sa kritičnim uglom, dolazi do potpunog unutrašnjeg odraza i može se videti duga. Ako je ugao manji od kritičnog, nastala duga neće biti vidljiva.
Održava se više refrakcije
Kako svetlost izlazi iz kišne kapi, brzina se menja. Pošto se u ovom trenutku kretanje svetlosti udaljava od gušćeg (voda) do manje gustog (vazdušnog) medija, brzina je time povećana. Porast brzine dovodi do toga da se svetlosni talasi ili put svetlosti savijaju od normalne linije. Ovo je još jedan primer refrakcije. Ova refrakcija doprinosi oblikovanju duge.
Oblici boja sa više disperzije
Kako se zraci još jednom prelamaju, različite talasne dužine utiču u različitoj meri i poboljšavaju jasno stvaranje duginih boja. Daljim odvajanjem komponentnih boja bele svetlosti i refrakcijom, određene boje i oblik duge su vidljivi disperzijom.
Zašto se duga pojavljuje nakon kiše?
Tri nužna uslova moraju biti ispunjena da bi se videla duga:
- Prvo mora da pada kiša jer za dugu kapljice vode treba da lebde u vazduhu. Zbog toga je duga vidljiva odmah nakon kiše.
- Drugo, sunce mora da sija.
- Treće, mesto posmatrača mora biti između sunca i kiše.
Sunce vam mora biti uz leđa, a oblaci se moraju raščistiti od Sunca da bi se pojavila duga. Na nebu, što je sunce niže, to je viši luk duge.
Kako duga dobija boje?
Isak Njutn je ustanovio da zbog refrakcije belo svetlo teži da se odvoji na svoje sastavne talasne dužine. Njutnov doprinos dao je novo razumevanje da je bela svetlost mešavina obojene svetlosti i da se svaka boja prelama u različitoj meri. Različite boje odgovaraju svetlosti sa različitim talasnim dužinama i prelamaju se u različitom stepenu. Ovaj postupak razdvajanja boja naziva se disperzija.
Jednom kada se boje na sunčevoj svetlosti odvoje refrakcijom, u stanju smo da ih razlikujemo po sjaju koji je duga, spektakularni zrak boja. Sunčeva svetlost deluje belo, ali se zaista sastoji od različitih boja poput ljubičaste, indigo, plave, zelene, žute, narandžaste i crvene.
Sunce stvara dugu kada bela sunčeva svetlost prolazi kroz kišne kapi. Ovde kišne kapi deluju poput sićušnih prizmi koje savijaju različite boje u beloj svetlosti, pa se svetlost širi u traku boja koje vam se mogu odraziti kao duga.
Šta znače 7 duginih boja?
Sunčevu svetlost čine mnoge talasne dužine ili boje svetlosti. Svaki pojedinačni talas boje ima različitu dužinu. Obično se neke od ovih talasnih dužina savijaju srazmerno više od drugih u trenutku kad svetlost uđe u kapljicu vode. Dakle, kada svetlost izađe iz kapljice vode, ona je odvojena na sve svoje talasne dužine. Vidimo 7 duginih boja, a to su ljubičasta, indigo, plava, zelena, žuta, narandžasta i crvena.
Na primer, crveno svetlo ima najdužu talasnu dužinu i savija se samo pod uglom od oko 42 stepena. Dok ljubičasto svetlo ima najkraću talasnu dužinu i savija se pod uglom od oko 40 stepeni pre nego što izađe iz kapljice vode. Kako je talasna dužina crvene svetlosti duža, uglavnom se pojavljuje na spoljnoj ivici duge. Tako će crvena biti na vrhu, a ljubičasta na dnu.
Slično tome, i ostale boje su poređane prema talasnoj dužini. Isto tako, i drugi talasi svetlosti se odbijaju od duge; međutim, ovi svetlosni talasi nisu vidljivi našem golom oku. Takođe je utvrđeno da su ovi nevidljivi zraci prisutni sa obe strane duge.
Ultraljubičasti zraci su kraći od ljubičastih, a rendgenski zraci su čak i kraći od ultraljubičastih. Gama zračenje se obično javlja na najudaljenijim krajevima ove strane duge. Na drugom kraju spektra su infracrveno zračenje i radio talasi.
