Stribe Alexander

Alexander-båndet (mørkt Alexander-bånd, Aleksandrov-bånd, Aleksandrov-regionen) er et atmosfærisk optisk fænomen observeret sammen med regnbuer af første og anden orden og repræsenterer et mørkt bånd af himlen placeret mellem dem [1] [2] . Det opstår på grund af forskelle i vinkelfordelingerne af intensiteten af ​​lys spredt af vanddråber under enkelt og dobbelt intern refleksion i dem. Den fik sit navn ved navnet på den antikke græske filosof Alexander af Afrodisias , som første gang beskrev den i 200 e.Kr. [2] [3] .

Den lysende bue af en almindelig regnbue dannes som et resultat af sollysets brydning og reflektion af vanddråber i atmosfæren, og regnbuens flerfarvede farve opstår fra forskellen i brydningsindekset for vand for stråling med forskellige bølgelængder (forskellige farver), der udgør sollys. De samme fysiske mekanismer ligger til grund for dannelsen af ​​Alexander-båndet [4] .

Single Reflection - First Order Rainbow

De stråler, der udgør en parallel lysstråle, der trænger ind i en vanddråbe, undergår brydning, reflekteres derefter fra dråbens overflade og forlader dråben til ydersiden, efter at have undergået brydning igen. Strålerne uden for dråben forplanter sig i forskellige retninger, med den maksimale vinkel, hvormed de stråler, der kommer ud fra dråben, afviger fra retningen mod solen, er 42,1°. Strålerne, der kommer ud af dråben, fylder således keglen indesluttet mellem de ekstreme stråler placeret i en vinkel på 42,1° i forhold til keglens akse [1] [5] .

Det er vigtigt at bemærke, at de ekstreme stråler, det vil sige dem, der danner lyskeglens generatrix, har den højeste intensitet, og intensiteten af ​​alle andre stråler er meget mindre. Resultatet af dette er, at observatøren, der ser på himlen, ser skarpt lys fra alle de dråber, der er fra ham i retninger, der danner en vinkel på 42,1 ° med retningen af ​​den oprindelige udbredelse af lys. Det er dette lys, der opfattes som en synlig regnbue af første orden (primær regnbue).

Som det følger af figuren, fra alle retninger placeret i mindre vinkler, modtager observatøren også lys spredt af dråber. Mindre vinkler svarer til den del af himlen, der er inde i regnbuen, så denne del opfattes af iagttageren som lysende (eller oplyst). Men på grund af den lave intensitet af lyset, der kommer på denne måde, opfattes gløden af ​​iagttageren som svag.

På den anden side, fra diagrammet over udbredelsen af ​​lysstråler vist i figuren, kan det ses, at fra dråber placeret i en vinkel, der overstiger 42,1 °, kommer intet lys til observatøren overhovedet. Det følger således af det sagte, at den ydre del af himlen i forhold til regnbuen fremstår for iagttageren mørkere end den indre del.

Double Reflection - Second Order Rainbow

Fordelingen af ​​udbredelsesretningerne for stråler, der har gennemgået dobbelt refleksion i en dråbe, har en væsentlig anden karakter end ved en enkelt refleksion. Nu er rækkevidden af ​​deres retninger meget større end i det foregående tilfælde. Det er vigtigt at være opmærksom på, at de stråler, der spredes af dråber som følge af dobbelt refleksion, forplanter sig i de retninger, hvor de ikke spredes under enkelt refleksion.

Lad os i denne henseende også være opmærksomme på, at betydningen af ​​grænsevinklen på 50,9° angivet i figur [1] adskiller sig fra betydningen af ​​vinklen på 42,1° givet tidligere. Med en enkelt refleksion er vinklen på 42,1° den maksimale vinkel, hvormed strålerne, der kommer fra dråben, afviger fra retningen til solen, og med en dobbelt refleksion er vinklen på 50,9° den mindste afvigelsesvinkel på strålerne fra samme retning. Det er også væsentligt, at der mellem 42,1° og 50,9° er en række retninger (med en bredde på 50,9° − 42,1° ≈ 9°), hvor der ikke er spredt lys til hverken enkelt eller dobbelt refleksion.

Ligesom i det foregående tilfælde har de ekstreme stråler den største intensitet. Disse stråler, rettet i en vinkel på 50,9° i forhold til retningen fra dråben i solen, danner en andenordens regnbue (sekundær regnbue).

Det kan ses på figuren, at lys når observatøren fra alle de retninger, der danner en vinkel større end 50,9°, og lys spredt i mindre vinkler når ikke observatøren. Med andre ord, i modsætning til tilfældet med enkelte refleksioner, som et resultat af dobbelte refleksioner, gløder den ydre del af himlen i forhold til den sekundære regnbue, mens den indre region ikke udsender glød.

Det viser sig således, at som et resultat af enkelt- og dobbeltrefleksioner af lys i vanddråber viser de områder af himlen, der er placeret inde i den primære og uden for de sekundære regnbuer, sig at være relativt lyse, mens området mellem dem forbliver mørkt. . Dette område, som har form af en bue med en vinkelbredde på omkring 9°, er Alexander-strimlen.

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Boren K., Huffman D. Absorption og spredning af lys af små partikler. - M .: Mir, 1986. - S. 221-222. — 660 s.
  2. ↑ 1 2 Lynch DK, Livingston W. C. Farve og lys i naturen . - Cambridge: Cambridge University Press, 2001. - S. 112. - 279 s. - ISBN 978-0-521-77504-5 .
  3. ↑ Lee RL, Fraser AB The Rainbow Bridge: Rainbows in Art, Myth, and Science . - University Park, Pennsylvania: Pennsylvania State University Press, 2001. - S. 110-111. — 396 s. — ISBN 0-271-01977-8 .
  4. ↑ Nussenzweig H. M. Theory of the rainbow  // Uspekhi fizicheskikh nauk. - M . : "Nauka", 1978. - T. 125 , no. 3 . - S. 527-547 .
  5. ↑ De viste vinkler er gennemsnittet for det synlige lysområde for vandets brydningsindeks, lig med 1,333.