الطيف هو عبارة عن ظاهرة فيزيائية تحدث بسبب إنكسار ضوء أشعة الشمس، ومروره خلال قطرات المطر المتعلقة في الغلاف الجوي، حيث أن عملية الإنكسار تؤدي إلى ظهور ألوان الطيف السبعة، وتبدأ ألوان الطيف من الطول الموجي الأطول وتنتهي عند الطول الموجي الأصغر.
ما هي ألوان الطيف
ألوان الطيف أو ما تُسمى بــ (قوس قزح) تتكون من سبع ألوان، تبدأ باللون الأحمر، ثم اللون البرتقالي، ثم اللون الأصفر، ثم اللون الأخضر، ثم اللون الأزرق، ثم اللون الأزرق النيلي، ثم اللون البنفسجي، وبذلك يكون لون القوس الخارجي هو اللون الأحمر أما لون القوس الداخلي هو اللون البنفسجي، ويكون القوس على شكل نصف دائرة، وتتساوى سرعة ألوان الطيف مع سرعة الضوء، وتبلغ حوالي 300000 كيلو متر لكل ثانية، وتسير ألوان الطيف في خطوط مستقيمة، وتنتشر في الفراغ، وبالرغم من تشابه ألوان الطيف في سرعتها، إلا أنها تختلف في الطول الموجي والتردد، وهناك علاقة عكسية بين الطول الموجي والتردد، فكلما زاد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح.
طريقة تكوين ألوان الطيف
تتكون ألوان الطيف عن طريق مرور ضوء أشعة الشمس خلال قطرات الماء الموجودة في الغلاف الجوي، فعند حدوث هذه الحالة فإن موجات الضوء يتغير إتجاهها، وتنشأ عملية الإنعكاس والإنكسار، ويحدث الآتي:
في عملية الإنعكاس: يرتد الضوء في الإتجاه المعاكس، وهو نفس الإتجاه الذي نشأ منه سابقاً.
في عملية الإنكسار: تُصبح موجات الضوء منحنية، وهنا تنشأ ألوان الطيف، وخاصةً عند مرور الضوء الأبيض خلال قطرات الماء، فيحدث إنحناء له في مختلف الإتجاهات، وعند وصول هذه الموجات الضوئية إلى قطرات الماء من الجانب الآخر، فهنا تحدث عملية إنعكاس مرة أخرى بدلًا من خروج هذه الموجات من قطرات الماء، وبعد إنتهاء هذه العملية تظهر ألوان منفصلة من الضوء، وهي الألوان التى يتكون منها اللون الأبيض داخل قطرات الماء.
شروط تكوين ألوان الطيف
يُشترط وجود مجموعة من العوامل؛ لكي يُمكن تكوين ألوان الطيف، وهذه العوامل هي:
أشعة الشمس: يجب أن توجد الشمس خلف موقع المراقب بزاوية 42 درجة.
المطر: لكي تُشكل ألوان الطيف، يجب أن يكون هناك مطر، ويُشترط أن يكون أمام موقع المراقب، وليس خلفه.
قطرات الماء: يُشترط أن توجد قطرات من الماء في الغلاف الجوي، وهذا هو السبب الرئيسي الذي يجعل المراقب يشاهد ألوان قوس قزح فور نزول المطر مباشرةً.
صفاء السماء: من المفترض أن تكون السماء صافية وغير مغيمة؛ حتى يستطيع المراقب مشاهدة ألوان قوس قزح بشكل واضح.
كيفية إستكشاف ألوان الطيف
يجب على المراقب أن يقوم بإختيار الوقت المناسب لرؤية ألوان الطيف أو قوس قزح، ويُفضل أن يكون ذلك في نهاية اليوم، وخاصةً في المناطق المليئة بالعواصف الرعدية؛ لأن نزول الأمطار في هذه المناطق يحدث وقت الظهيرة، وفي المساء تتفرق قطرات المطر، ويستطيع المراقب رؤية قوس قزح، ويُمكن ذلك من خلال إتباع الخطوات التالية:
• أولًا يقف المراقب في إتجاه مناسب بحيث يكون ظهره للشمس.
• بعد ذلك يقوم بتحديد نقطة مقابلة للشمس، ويُفضل أن تكون بإتجاه الرأس.
• ثم يقوم بمسح السماء بزاوية 42 درجة فوق هذه النقطة، وفي حالة رؤية قوس قزح عند هذه النقطة، فذلك يدل على رؤية قوس قزح الإبتدائي.
• أما إذا قام المراقب بمسح السماء بزاوية 51 درجة عند نفس النقطة المقابلة للشمس، ففي هذه الحالة سوف يظهر قوس قزح آخر باللون الخافت، ويُسمى بقوس قزح الثانوي.