|
[[Datoteka:Fogbow spectre and glory filtered.jpg|mini|300px|desno|Bijela ili maglena duga. Unutra se vidi i [[Glorija (optika atmosfere)|glorija]].]]
[[Datoteka:Descartes Rainbow.png|mini|300px|desno|Crtež kojim je [[Rene Descartes|R. Descartes]] objasnio nastanak dvostruke duge.]]
'''Duga''' je relativno česta [[optika|optička]] i [[meteorologija|meteorološka]] pojava višebojnog luka na [[nebo|nebu]] koji nastaje kada [[Sunce|Sunčeva]] [[svjetlost]] obasjava sitne kapljice vode u [[Zemljina atmosfera|atmosferi]]. Pojava se obično vidi na zastoru kišnih kapi kada promatrač stoji okrenut leđima [[Sunce|Suncu]] i gleda u smjeru togatog zastora.<ref>{{cite web |url=http://www.polarization.com/rainbow/rainbow.html |title=Rainbow – A polarized arch? |publisher=Polarization.com |accessdate=2013-08-19 |deadurl=no |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130909003630/http://www.polarization.com/rainbow/rainbow.html |archivedate=2013-09-09 |df= }}</ref>
[[Spektar (fizika)|Spektarske boje]] duge raspoređene su od crvene na vanjskom do plave na unutršnjemunutrašnjem rubu. Kod sekundarne duge, kada se zraka svjetlosti dvaput odbija na unutarnjojunutrašnjoj površini kapljice, poredak [[boja]] je obrnut, a jačina ispoljavanja duge je slabija. Središte luka leži na liniji koja spaja promatračevo oko posmatrača s [[svjetloSvjetlost|izvorom svjetlosti]], i to tako da je otklon crvenih zraka, zbog loma i odbijanja, 42°, a za plavu zraku 40°. Luk duge se i uočava samo pod tim uglovima. UnutrašnjinjiUnutrašnji luk sekundarne duge vidi se pod uglom od 52°. Duga se može pojaviti i na [[magla|maglenim]] kapljicama, raspršenim kapljicama [[vodopad]]a i na kapljicama [[Rosa|rose]] (''bijela duga'').
DjelomičnoDjelimično tumačenje glavne duge potiče još iz 16. stoljeća, a opisao ga je [[Markantun de Dominis]]. Nakon toga, potpuno tumačenje ove pojave dali su [[ReneRené Descartes|R. Descartes]] i [[Isaac Newton|I. Newton]]. Potpuniju teoriju o dugi razvili su engleski astronom [[George Biddell Airy]] (1837.) i austrijski meteorolog [[Josef Maria Pertner]] (1897.). [[boja|Boje]] u dugi čine kontinuirani [[Spektar (fizika)|spektar]] sa crvenom (na vanjskoj) i ljubičastoj (na unutrašnjoj) strani luka, ali se tradicijskiotradicijski obično navode kao [[crvena]], [[narandžasta]], [[žuta]], [[zelena]], [[plava]] i [[ljubičasta]] ("sedam duginih boja").
== Objašnjenje ==
Duga je veliki kružni luk [[svjetlost]]i na nebu, sastavljen odiz užih, obojenih i međusobno paralelnih lukova, koji nastaju kada se [[Sunce]] pojavi prilikom razlaza [[oblak]]a. Duga nastane [[Disperzija (optika)|disperzijom]] [[SunčevaSunčevo svjetlostzračenje|Sunčeve svjetlosti]], zbog njenog loma na kapljicama kiše. Sunčeva se zraka prvo se lomi pri ulazu u kapljicu kiše i odbija na zadnjoj plohi kapljice, pa se zatim ponovo lomi pri izlazu iz nje. Zbog toga se Sunčeva svjetlost rastavlja na [[spektarSpektar (fizika)|spektarske boje]]. Posmatrač vidi dugu onda kada su kapljice kiše ispred njega, a Sunce iza njega.
Osim glavne duge u kojoj se boje prelijevaju iz crvenog na vanjskoj strani u ljubičasto na unutrašnjoj, pojavljuje se i sporedna duga koja je slabijegaslabijeg sjaja. Boje sporedne duge dolaze obrnutim redom tako da su crveni rubovi obiju duga jedan prema drugomedrugom susjedni. Sporedna duga nastaje zato što se Sunčeve zrake u kapljicama kiše [[refleksija|reflektiraju]] dva puta.
Intenzitet boja i širina obojenog pojasa ovisizavisi ood veličiniveličine kišnih kapi. Sa unutrašnje strane glavne i vanjske strane sporedne duge ponekad se mogu opaziti prekobrojni pojasevi koji potiču od dodatne (sekundarne) obojene duge (znatno slabije jačine), najčešće zelenkaste i ružičaste boje. Broj takvih duga može doseći i 6šest. Ponekad, kad su kapljice vrlo malene i u magli, može se uoćiti i bijela duga (maglena duga). Duga se može vidjeti i po mjesečini, kada je najčešće bijele boje.
[[ReneRené Descartes|R. Descartes]] je 1637. prvi protumačio nastanak duge [[refleksija|refleksijom]] i [[Refrakcija|lomom Sunčevih zraka]] u vodenim kapljicama. Tu teoriju dopunio je [[Isaac Newton|I. Newton]], a u 19. stoljeću i [[George Biddell Airy|G. B. Airy]]. Nastanak duge najčešće se tumači minimalnim otklonom zraka svjetlosti, koju doživi promatranaposmatrana zraka svjetlosti prolazom kroz kišnu kapljicu.
Monohromatska zraka svjetlosti koja pada na kapljicu mijenja svoj smjer zbog loma i nakon odbijanja izlazi iz kapljice, pa je ukupna promjena smjera zrake svjetlosti za [[ugao]] ''D'', a on za jednostruku refleksiju (glavna duga) iznosi:
:<math> D = 2 \cdot (u - 1) + 2 \cdot (\pi - 2 \cdot l) </math>
Za krajnje dužine talas svjetlosne zrake mogu se odrediti poluprečnici luka duge oko Suncu suprotne točketačke (antisolarna tačka), koji su prikazani u priloženoj tabeli (poluprečnici lukova duge opisanih oko antisolarne tačke):
{| class="wikitable"
Kad paralelni snop Sunčevih zraka obasja kišnu kapljicu, pojedine zrake u snopu imaju upadne uglove na istoj kapljici. Za zrake koje imaju minimalni otklon, [[Svjetlost|intenzitet svjetlosti]] je najveći, pa te zrake čine glavnu dugu. Minimalni otklon kod jedne refleksije u kapljici je približno 139°, pa zato ugaoni poluprečnik luka duge iznosi oko 180° — 139° = 41°. Ljubičaste zrake se otklanjaju više nego crvene, pa su zato unutrašnjoj strani duge.
Kod sporedne je duge, zbog dvostruke refleksije, intenzitet boja je slabiji, a minimalni otklon iznosi 232°, a poluprečnik 52°. Crvena boja se odbija manje nego li ljubičasta, pa je na unutrašnjoj strani. Kod dodatnih duga svjetlost duge je sasvim slaba, pa se najčešće i ne zapaža.
Prikazana teorija duge ne uvažava [[Talasna teorija|talasnu prirodu svjetlosti]] pa je nesavršena. Zbog talasne prirode, svjetlo se u kapljici širi nejednakim putevima, pa prvobitno ravni front talasa (prije ulaska snopa zraka u kapljicu) nakon izlaska iz nje postaje zakrivljen. Elementarni svjetlosni talasi koji proizlaze iz ovog fronta međusobno [[Interferencija|interferiraju]], čime na nekim mjestima nastaje najveći intenzitet, u nešto većoj udaljenosti od Sunca nego što predviđa [[Descartes]]ovaDescartesova teorija. Interferencijski maksimumi pojedinih boja međusobno se preklapaju i daju miješane boje stvarnog luka duge, a i niz svjetlosnih prstenova unutar glavnog luka duge. Složenosti ove prirodne pojave doprinosi i to što u kišnom pojasu postoje kapljice različitih veličina, pa se preklapaju interferentni prstenovi različitih klasa kapljica. Posljedica je toga je da luk duge nije uvijek sastavljen iz čistih, nego i iz miješanih boja.
== Optika atmosfere ==
{{glavni|Optika atmosfere}}
'''Optika atmosfere''' je grana [[meteorologija|meteorologije]] o pojavama u nastajanju [[Refrakcija|lomom svjetlosti]], odbijanjem (refleksijom), [[Rayleighovo raspršenjerasijanje|raspršivanjem]] i difrakcijom [[svjetlost]]i u [[Zemljina atmosfera|Zemljinoj atmosferi]] (boja neba, duga, vijenac ili korona oko Sunca i Mjeseca, halo, lažno Sunce, Sunčev stub, irizacija oblaka, glorija, zračno cakljenje, fatamorgana, miraž, te pojave sumraka, alpskogaalpskog žara, treperenja zvijezda, zelenog bljeska, astronomska i kopnena refrakcija, depresija [[vidik]]a i dr.). Optika atmosfere proučava i pojave koje su posljedica perspektive: prividni oblik [[Nebeska sfera|nebeskoganebeskog svoda]], površine diska [[Sunce|Sunca]] i [[Mjesec]]a pri izlasku i zalasku i sl.
== Reference ==
| 