इंद्रधनुष्य : पाहणाऱ्याच्या पाठीशी सूर्य क्षितिजापासून फार उंच नसेल, तर सकाळी पश्चिमेस व संध्याकाळी पूर्वेस पाऊस पडत असताना, आकाशात जे विविधरंगी वर्तुळखंड दिसते त्यास इंद्रधनुष्य म्हणतात. सूर्याकडे पाठ करून तोंडाने पाण्याचा फवारा उडविला असता, तसेच धबधब्याच्या ठिकाणी उडणाऱ्या तुषारांमुळेही इंद्रधनुष्य दिसते. चंद्रप्रकाशामुळेही इंद्रधनुष्याचा आविष्कार दिसून शकतो.
इंद्रधनुष्ये अनेक प्रकारची असतात. ही सूर्य व निरीक्षकाचा डोळा यांना जोडणाऱ्या रेषेवर मध्यबिंदू (या बिंदूस ‘प्रतिसौर बिंदू’ म्हणतात) असणाऱ्या सममध्य वर्तुळांच्या खंडांच्या रूपात दिसतात. बहुतेक वेळा एकच इंद्रधनुष्य दिसते. या इंद्रधनुष्याच्या तांबड्या रंगाच्या वर्तुळाची कोनीय त्रिज्या (वर्तुळाचा मध्य व निरीक्षकाचा डोळा यांना जोडणारी रेषा आणि निरीक्षकाचा डोळा व वर्तुळाच्या परिघावरील कोणताही बिंदू यांना जोडणारी रेषा यांमधील कोन) सु. ४२० असून यात तांबडा रंग बाहेरच्या बाजूस व आतील बाजूस क्रमाने नारिंगी, पिवळा, हिरवा, निळा, गडद निळा व जांभळा हे रंग दिसतात. याला ‘प्राथमिक इंद्रधनुष्य’ म्हणतात. काही वेळा या इंद्रधनुष्याच्या वरच्या बाजूंस दुसरे इंद्रधनुष्य दिसते, परंतु हे प्राथमिक इंद्रधनुष्यापेक्षा फिकट असून यात रंगांचा क्रम उलटा, म्हणजे बाहेरच्या बाजूस जांभळा व आतल्या बाजूस तांबडा असा असतो. याच्या बाहेरच्या वर्तुळाची कोनीय त्रिज्या सु. ५४० असते. याला ‘दुय्यम इंद्रधनुष्य’ म्हणतात. प्राथमिक इंद्रधनुष्याच्या आतील व दुय्यम इंद्रधनुष्याच्या बाहेरच्या कडांजवळपासचे आकाश इतर भागापेक्षा पुष्कळच उजळ दिसते व दोन इंद्रधनुष्यांमधील आकाश काळसर दिसते. कोनीय द्दष्ट्या सूर्य जेवढा क्षितिजावर असतो, तेवढाच क्षितिजाखाली इंद्रधनुष्याच्या मध्यबिंदू असतो. त्यामुळे सर्वसामान्यपणे इंद्रधनुष्य पूर्ण अर्धवर्तुळरूपात न दिसता कमी दिसते. कित्येक वेळा समुद्रावर पाऊस पडत असताना समुद्राच्या पृष्ठावरून परावर्तित झालेल्या सूर्यप्रकाशाने इंद्रधनुष्य तयार होते. या इंद्रधनुष्याचा मध्यबिंदू क्षितिजाच्या वर असतो. एरवी इंद्रधनुष्य अर्धवर्तुळापेक्षा लहान दिसत असले, तरी उंच टेकडीवर उभे राहून जवळपास पडणाऱ्या पावसाकडे पाहिले असता पूर्ण वर्तुळाकार इंद्रधनुष्यही दिसू शकते.
क्वचित प्रसंगी प्राथमिक इंद्रधनुष्याच्या आतील बाजूस (व दुय्यम इंद्रधनुष्याच्या बाहेरील बाजूस) एक किंवा दोन फिकट इंद्रधनुष्ये दिसतात. त्यांना ‘अधिसंख्या इंद्रधनुष्ये’ (नेहमीच्या संख्येपेक्षा जास्त आढळणारी इंद्रधनुष्ये) म्हणतात. ही इंद्रधनुष्ये तयार होणे सर्वस्वी पाण्याच्या थेंबांच्या आकारावर अवलंबून असल्यामुळे तेजस्विता, आकार इत्यादींबाबतीत त्यांच्यात खूप फरक आढळतो. ही इंद्रधनुष्ये प्राथमिक इंद्रधनुष्याच्या लगतच तयार होत असल्यामुळे, त्यांचे प्राथमिक इंद्रधनुष्यातील अध्यारोपण होऊन (एकावर दुसरे पडून) प्राथमिक इंद्रधनुष्यातील कोणत्याही एखाद्या रंगाचा पट्टा रुंद होतो किंवा नाहीसा होतो. यामुळे तेजस्विता, रंगाची शुद्धता, त्यांची रुंदी इत्यादींबाबतीत प्राथमिक इंद्रधनुष्यात मोठे फरक निर्माण होतात.
प्राथमिक व दुय्यम इंद्रधनुष्यांसंबंधी अचूक स्पष्टीकरण प्रथमतः डॉमीनीस व देकार्त यांनी केले. सूर्यप्रकाश पारदर्शक पदार्थात शिरला असता, सूर्यप्रकाशातील घटक रंगांची प्रणमनशीलता (हवेपेक्षा भिन्न माध्यमात निरनिराळ्या दिशांनी जाण्याची क्षमता) भिन्नभिन्न असल्यामुळे, त्याची सप्तरंगांत विभागणी होते, हे न्यूटन यांनी सिद्ध केल्यावर इंद्रधनुष्यातील रंगांसंबंधीची कारणमीमांसा देता आली.
पाण्याच्या थेंबावर प्रकाशकिरण पडला म्हणजे तो आत शिरतेवेळी त्याचे प्रणमन (किरणाचे एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात दिशा बदलून जाणे) होते. थेंबात गेलेला प्रकाशकिरण आत परावर्तित होतो [→ प्रकाशकी] व बाहेर पडतेवेळी त्याचे पुन्हा एकदा प्रणमन होते. या प्रणमन व परावर्तन क्रियांनी प्रकाशकिरणांचे आपाती दिशेपासून फार मोठ्या कोनातून अपगमन (हवेतून मूळ किरण वेगळ्या माध्यमातून बाहेर पडताना होणारा दिशाबदल) होऊन त्याची मार्गक्रमणाची दिशा जवळजवळ उलट होते (आ. १). अपगमन कोन हा आपाती कोन, एकूण होणारी अंतर्गत परावर्तने व थेंबातील पाण्याचा प्रणमनांक (प्रणमनक्रियेच्या व्याख्येनुसार येणारे गुणोत्तर) यांच्यावर अवलंबून असतो. आपाती कोनाच्या एका विशिष्ट मूल्यास अपगमन कोन लघुतम असतो. या आपाती कोनापेक्षा मोठा किंवा लहान कोन करून पडणारे सर्व प्रकाशकिरण लघुतम अपगमन कोनापेक्षा मोठ्या कोनातून वळतात. म्हणजे हे सर्व किरण लघुतम अपगमनाच्या एकाच बाजूस वळतात [असले दोन किरण आ. १ (अ) मध्ये तुटक रेषेने दाखविले आहेत]. प्रकाशकिरणाचे पाण्याच्या थेंबात एकदाच परावर्तन झाले असता तांबड्या रंगाचा अल्पतम अपगमन कोन सु. १३८० असतो. म्हणजे थेंबातून आलेला प्रकाशकिरण निरीक्षकाचा डोळा व सूर्य यांना जोडणाऱ्या रेषेशी सु. ४२० चा कोन करतो. लघुतम अपगमन किरणाच्या (याला ‘देकार्त किरण’ म्हणतात) एकाच बाजूस इतर सर्व किरण वळत असल्यामुळे देकार्त किरणाजवळ प्रकाशकिरणांची खूप गर्दी होते व त्या दिशेत निरीक्षकाला प्रकाशतीव्रता महत्तम दिसते.
निरीक्षकाचा डोळा शिरोबिंदू मानून, निरनिराळ्या थेंबांतून येणाऱ्या सर्व देकार्त किरणांचे ४२० व ४०० अर्ध-उदग्र कोन (शंकूच्या तिरकस बाजूंनी शिरोबिंदूपाशी केलेल्या कोनाच्या निम्मा कोन) असणारे एकात एक असे शंकू तयार होतात. निरीक्षकाला दिसणारे इंद्रधनुष्य म्हणजे या शंकूंच्या लंबछेदाचा वर्तूळ-परीघ होय. सूर्याची कोनीय उंची ४२० किंवा त्याहून अधिक असल्यास इंद्रधनुष्य दिसणार नाही. या विवेचनावरून प्राथमिक इंद्रधनुष्य कसे तयार होते हे ध्यानात येईल. याप्रमाणे दुय्यम इंद्रधनुष्यही तयार होते फक्त या दुय्यम इंद्रधनुष्याच्या बाबतीत एकाऐवजी दोन अंतर्गत परावर्तने होत असल्यामुळे रंगांचा क्रम उलटा झालेला असतो. या इंद्रधनुष्याच्या बाहेरील किनारीची कोनीय त्रिज्या सु. ५४० असते. या दोन इंद्रधनुष्यांच्या मधल्या अवकाशात प्रकाशकिरण येण्यासाठी त्यांचे अपगमन देकार्त किरणापेक्षा कमी असावयास हवे, पण ते तसे होत नाही. या कारणामुळे प्राथमिक व दुय्यम इंद्रधनुष्यांमधल्या अवकाशात किरण येत नाहीत व तो भाग काळसर दिसतो. थेंबात प्रकाशकिरणांचे तीन किंवा चार वेळा परावर्तन होऊनही इंद्रधनुष्ये तयार होतात. परंतु जास्त परावर्तनांनी प्रकाशतीव्रता कमी झाल्यामुळे व ही इंद्रधनुष्ये सूर्याच्या पुष्कळच जवळ (सु. ५०० वर) असल्यामुळे, प्रखर सूर्यप्रकाशात ती पहाणे जवळजवळ अशक्यच होते. सूर्य पावसाने झाकला गेला म्हणजे ती सूर्याच्या दिशेतच पाहता येतात. आ. २ मध्ये प्राथमिक व दुय्यम इंद्रधनुष्यांच्या तांबड्या व जांभळ्या रंगाचे कोन दाखविलेले आहेत.
पाण्याच्या थेंबावर प्रकाशकिरण पडले असता त्यांचे विवर्तनही (पदार्थाच्या कडेवरून जाताना प्रकाशाच्या दिशेमध्ये होणारा बदल) होते. थेंबांचा आकार जसजसा लहान होत जाईल तसतसा विवर्तन प्रभाव महत्त्वाचा होतो. थेंबावर पडणाऱ्या किरणसमूहाचा थेंबातील मार्ग कमी-जास्त होतो व त्यांचे व्यतिकरण (दोन किंवा अधिक प्रकाशतरंग मालिका एकमेकांवर येऊन पडल्यामुळे घडून येणारा आविष्कार) होऊन वेगवेगळ्या दिशेत महत्तम व अल्पतम प्रकाशतीव्रतेचा आकृतिबंध तयार होतो. या तीव्रतेचे प्राथमिक इंद्रधनुष्यावर अध्यारोपण होऊन त्यातील वैयक्तिक रंगाची तेजस्विता व रुंदी यांमध्ये फार फरक पडतो. थेंबांचा आकार ठराविक मर्यादेपेक्षा लहान झाला म्हणजे अधिसंख्य इंद्रधनुष्ये तयार होतात. थेंबांचा व्यास ०·१ मिमी. पेक्षा कमी झाला म्हणजे व्यतिकरण आकृतिबंधातील प्रकाशतीव्रता महत्तम होऊन प्राथमिक इंद्रधनुष्य विवर्ण होते. अशा तऱ्हेचे शुभ्र इंद्रधनुष्य विरल धुक्यातून सूर्यप्रकाशात दिसते. त्याला ‘धवल धनुष्य’ म्हणतात.
अधूनमधून इंद्रधनुष्यांचे काही दुर्मिळ प्रकार दृष्टीस पडतात. त्यांपैकी काहींचे स्पष्टीकरण अद्याप देता आलेले नाही. खऱ्या व अधिसंख्या या दोन्ही प्रकारच्या इंद्रधनुष्यांची संपूर्ण उपपत्ती मांडण्यात आली असून त्या उपपत्तीप्रमाणे प्राथमिक इंद्रधनुष्याची त्रिज्या लघुतम अपगमनावरून मिळणाऱ्या त्रिज्येपेक्षा थोडी कमी व दुय्यम इंद्रधनुष्याची त्रिज्या थोडी जास्त असावयास पाहिजे असे आढळले आहे.
पहा : प्रकाशकी.
संदर्भ : 1. Edwin, E. Light for Students, London, 1960.
2. Noakes, G. R. A Textbook of Light, London, 1960.
जोशी, व. अ.