Khi cơn mưa rào vừa tạnh, hẳn bạn từng thấy một dải màu lấp lánh trải dài trên bầu trời. Đó chính là cầu vồng, một hiện tượng thiên nhiên kỳ thú mà ai cũng từng ngắm nhìn say đắm. Nhưng làm sao “cầu vồng” lại xuất hiện? Và tại sao chúng ta lại thấy nhiều màu sắc đến vậy? Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu giải thích hiện tượng cầu vồng, nhìn sâu hơn vào khoa học đằng sau điều tưởng chừng như đơn giản nhưng đầy phức tạp này.
Cầu vồng là gì?
Cầu vồng là một hiện tượng quang học xảy ra khi ánh sáng Mặt trời bị phân tán bởi các hạt nước có mặt trong không khí sau một trận mưa. Nó thường xuất hiện dưới dạng một dải màu hình vòng cung có 7 màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, và tím. Điều này thực sự là kết quả của sự tương tác giữa ánh sáng và không gian, một loại “ma thuật” khoa học đúng nghĩa.
Hiện tượng cầu vồng hình thành như thế nào?
Hiểu một cách đơn giản, cầu vồng xuất hiện do sự phản xạ, khúc xạ và phân tán của ánh sáng Mặt trời khi đi qua những giọt nước. Quy trình này có 3 bước chính:
- Khúc xạ ánh sáng: Khi ánh sáng Mặt trời chiếu vào bề mặt của các giọt nước, nó bị bẻ cong, tức là khúc xạ. Ánh sáng trắng bao gồm các màu sắc khác nhau, nhưng do chúng có bước sóng khác nhau, chúng bị khúc xạ mạnh yếu khác nhau.
- Phản xạ bên trong giọt nước: Sau khi bị khúc xạ, ánh sáng tiếp tục di chuyển bên trong giọt nước và phản xạ lại từ bên trong giọt. Điều này làm cho ánh sáng không thoát ra ngoài ngay lập tức mà bị “đánh cầu”, phản xạ qua lại.
- Khúc xạ lần hai và tán sắc: Cuối cùng, ánh sáng rời khỏi giọt nước sau khi bị khúc xạ lần hai. Lúc này, các tia sáng đã bị tách ra thành các dải màu sắc khác nhau, và đó là lúc chúng ta thấy cầu vồng!

Tại sao cầu vồng có nhiều màu?
Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao cầu vồng lại có nhiều màu sắc đến như vậy? Điều này là nhờ vào tính chất ánh sáng trắng của Mặt Trời. Ánh sáng trắng thực ra được tạo thành từ nhiều bước sóng khác nhau, mỗi bước sóng tương ứng với một màu. Khi ánh sáng trắng đi qua giọt nước, mỗi bước sóng bị bẻ cong ở một mức độ khác nhau để tạo nên các màu riêng biệt.
- Màu đỏ có bước sóng dài nhất nên bị khúc xạ ít nhất, đó cũng là lý do tại sao màu này thường xuất hiện ở phía ngoài của cầu vồng.
- Màu tím có bước sóng ngắn nhất và bị khúc xạ mạnh nhất, nên nếu để ý kỹ, bạn sẽ thấy màu này luôn nằm ở phía trong của cầu vồng.
Phân loại cầu vồng: Có phải chỉ có một loại?
Nhiều người thường nghĩ rằng tất cả các cầu vồng đều giống nhau. Tuy nhiên, sự thật không phải vậy. Dưới đây là một số loại cầu vồng khác nhau mà bạn có thể chưa biết đến:
1. Cầu vồng chính
Đây là loại cầu vồng mà chúng ta thấy phổ biến nhất, thường xuất hiện với 7 màu sắc bao quanh một dải rộng sau một cơn mưa. Cầu vồng chính xảy ra khi ánh sáng chỉ phản xạ một lần bên trong giọt nước.
2. Cầu vồng thứ cấp
Khi ánh sáng phản xạ nhiều hơn một lần bên trong giọt nước trước khi thoát ra ngoài, chúng ta có thể thấy cầu vồng thứ cấp. Loại cầu vồng này thường mờ hơn so với cầu vồng chính và màu sắc của nó được đảo ngược – nghĩa là màu tím sẽ nằm ở ngoài, còn màu đỏ ở phía trong.
3. Cầu vồng đôi hoặc ba
Cầu vồng đôi (hoặc thậm chí là ba) xảy ra khi ánh sáng phản xạ nhiều lần bên trong giọt nước. Các hiện tượng này cực kỳ hiếm và khó quan sát nhưng chắc chắn mang lại ấn tượng mạnh mẽ nếu bạn may mắn được chứng kiến!

Tại sao cầu vồng lại có hình dạng vòng cung?
Bạn từng thắc mắc vì sao cầu vồng lại có hình dáng vòng cung chứ không phải thẳng hoặc hình dáng khác? Điều này liên quan đến cách mà ánh sáng từ Mặt trời tương tác với các giọt nước treo lơ lửng trong không khí và với mắt người.
Cầu vồng chỉ xuất hiện ở một góc nhất định khi ta đứng quay lưng lại với Mặt trời. Ánh sáng phải tạo thành góc khoảng 42 độ so với đường thẳng từ mắt bạn đến điểm giao tiếp của ánh sáng và giọt nước. Nếu bạn tưởng tượng rằng bạn đứng giữa và nhìn toàn bộ không gian xung quanh, cầu vồng thực chất là một hình tròn. Tuy nhiên, chúng ta chỉ nhìn được một phần của hình tròn này từ dưới mặt đất, do đó cầu vồng thường có hình cung.
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự xuất hiện của cầu vồng
Cầu vồng không phải lúc nào cũng xuất hiện sau mỗi cơn mưa; có một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chúng ta có thể nhìn thấy hiện tượng này.
- Góc chiếu sáng của Mặt Trời: Ánh sáng Mặt Trời phải ở một góc tương đối thấp, thường là dưới 42 độ so với đường ngang. Đó là lý do tại sao cầu vồng thường thấy vào buổi sáng sớm hoặc buổi chiều muộn.
- Sự phân bố của các giọt nước: Sau một cơn mưa, các giọt nước có được phân bố đều hay không sẽ quyết định độ sáng và rõ ràng của cầu vồng. Nếu những giọt nước quá lớn hoặc quá nhỏ, cầu vồng có thể trở nên mờ nhạt hoặc thậm chí không hiện ra.
Một số mốc lịch sử liên quan đến cầu vồng
Cầu vồng không chỉ là một hiện tượng thiên nhiên kỳ thú, nó còn đóng một vai trò lớn trong nhiều nền văn hóa và tôn giáo. Trong Kinh Thánh, cầu vồng được coi là biểu tượng của hòa bình. Ở các nền văn hóa Bắc Âu, cầu vồng là cây cầu nối giữa trời và đất.
Trong lịch sử khoa học, Isaac Newton là người đầu tiên giải thích một cách đầy đủ về cách ánh sáng trắng bị tán sắc thành các màu khi đi qua môi trường như giọt nước.
Kết luận
Cầu vồng là biểu tượng của vẻ đẹp thiên nhiên và cũng là minh chứng cho sức mạnh thần kỳ của khoa học. Nhờ sự kết hợp giữa ánh sáng và các yếu tố trực quan, chúng ta có thể thấy được những màu sắc rực rỡ xuất hiện trên bầu trời sau cơn mưa. Qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về giải thích hiện tượng cầu vồng, bao gồm cách nó hoạt động, yếu tố ảnh hưởng, và cả những loại cầu vồng “khác lạ” ít người biết đến.
Không gì tuyệt vời hơn khi được ngắm nhìn cầu vồng trên bầu trời – một màn trình diễn của tự nhiên, luôn nhắc nhở chúng ta rằng, đằng sau mọi điều đẹp đẽ, đều có khoa học lý giải.