Как появляется радуга физика. Что такое радуга
Друг мой, ты никогда не мечтал пройти по радуге и попасть в сказочную страну? У меня всегда улучшается настроение, когда я вижу это очень красивое природное явление. Сегодня я отвечу тебе на вопрос «Как образуется радуга?»
Давным-давно люди считали радугу дорогой в Небеса и верили, что по ней можно добраться до Мира Богов.
Теперь радуга имеет своё научное объяснение. После дождя некоторые капельки зависают в воздухе, так и не добравшись до земли. Лучики солнца попадают на капли дождя и, отражаясь от них, словно от зеркала, по-научному преломляясь, становятся разноцветными.
Друг мой, ты слышал поговорку: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»? Первая буква каждого слова и обозначает порядок цветов в удивительном и очень красивом явлении природы, о котором ты сегодня узнал: Красный, Оранжевый, Жёлтый, Зелёный, Голубой, Синий, Фиолетовый.
Впервые цвета радуги выделил учёный Ньютон. Правда сначала он определил только пять окрасок — красную,жёлтую, зелёную, голубую и фиолетовую. Но позже увидел ещё и оранжевый цвет. Однако число 6 в те времена считали почему-то не очень хорошим, и учёный добавил в спектр синий оттенок. Семь — число, равное количеству нот музыкальной гаммы, показалось Ньютону очень симпатичным. Так и оставили, хотя на самом деле цвета в радуге плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
Насколько известно учёным — ни одно живое существо в мире, кроме человека, увидеть радугу не в состоянии. И тем не менее она есть. Ты можешь видеть радугу только в том случае, если находишься строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождём (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть!
Она всегда возникает там, где лучи солнца встречают капельки воды. Например, на водопадах, фонтанах. А можно самому сделать завесу капель из ручного пульверизатора и, встав спиною к солнцу, увидеть радугу, созданную собственными руками.
Ты замечал, что радуга бывает разной по насыщенности цвета? Это зависит от размера капель: чем они больше, тем радуга ярче. Если радуга появляется утром или вечером (когда Солнце недалеко от горизонта), то она окажется большого размера, если днём (светило стоит высоко) — маленького.
Радугу можно наблюдать не только днём, но и ночью, в перистых облаках и даже во время тумана. А целиком её можно увидеть только, находясь в самолёте или на высокой горе. Вот тогда и окажется, что на самом деле радуга имеет абсолютно круглую форму, поскольку увидеть её полностью мешает земная поверхность. А всё потому, что капля, обладающая сферической формой и освещаемая пучком параллельного солнечного света, способна создать только окружность.
Перевёрнутая радуга
Приходилось ли тебе встречаться с редким феноменом природы — перевёрнутой радугой? Это явление довольно редкое. Она появляется при определённых условиях, когда на высоте 7—8 километров тонкой завесой располагаются перистые облака, состоящие из ледяных кристалликов. Солнечный свет, падая под определённым углом на эти кристаллы, разлагается на спектр и отражается в атмосферу. Цвет в перевёрнутой радуге располагается в обратном порядке: сверху находится фиолетовый, а снизу — красный.
Двойная радуга
Мы уже знаем, что радуга на небе появляется от того, что лучи солнца проникают сквозь дождевые капли, преломляются и отражаются на другой стороне неба разноцветной дугой. А иногда солнечный луч может соорудить на небе сразу две, три, а то и четыре радуги. Двойная радуга получается, когда световой луч отражается от внутренней поверхности дождевых капель дважды.
Первая радуга, внутренняя, всегда ярче второй, внешней, а цвета дуг на второй радуге расположены в зеркальном отражении и менее яркие. Увидеть двойную радугу — хорошая примета — это к удаче, к исполнению желаний. Так что если тебе посчастливилось увидеть двойную радугу, поспеши загадать желание, и оно обязательно исполнится.
Бывает ли радуга без дождя?
Радугу можно наблюдать и в солнечный, ясный день возле водопадов, фонтанов, в саду при поливе цветов из шланга, зажав отверстие шланга пальцами, создавая водяную дымку и направляя шланг в сторону Солнца.
Предлагаю тебе посмотреть видеоролик и узнать, что будет, если луч белого света пропустить через стеклянную призму, и кто первым проделал такой опыт?
«Почему бывает радуга?»
Материал подготовила Надежда Данилова
Что такое радуга? Говоря научным языком, радуга — это атмосферное оптическое явление. Появляется радуга при соблюдении нескольких условий:
- повышенная влажность воздуха (например, дождь, сразу после дождя, туман)
- наличие Солнца (или другого источника света)
Также для того, чтобы появилась радуга, необходимо, чтобы источник света был позади наблюдателя. Солнечные лучи, встречая на своем пути капельки воды, преломляются, распадаясь на несколько цветов, образуя разноцветную линию в виде полуокружности. Точно такой же эффект производят не только капли дождя, но и тумана, водопада, различных водоемов (рек, озер).
Кроме того, радуга появляется лишь тогда, когда луч света отражается от капли под углом в 42°.
Ширина, яркость радуги зависит от размера капель. Чем они больше — тем ярче и уже радуга. А вот мелкие капли дают бедный, блеклый окрас, но при этом сама радуга будет гораздо шире.
Почему радуга разноцветная? Сколько цветов в радуге — и какие это цвета?
Чтобы понять, почему радуга разноцветная, нужно знать, что из себя представляет луч света и что с ним происходит при столкновении с каплей жидкости. Луч света — это электромагнитная волна, состоящая из потока элементарных частиц. Поток света представляет собой волны различной длины и при при преломлении (отклонении) солнечного света, он распадается. При этом, более короткие волны, обладающие меньшей энергией, отклоняются меньше остальных, и дают красный цвет. Самые длинные волны, отклоняясь больше остальных, дают на выходе фиолетовый цвет. Таким образом, видимый нами белый луч образует линию из нескольких цветов, воспринимаемых нашим глазом. Эта линия в науке называется оптическим спектром. Цветов, на которые распадается луч света, обычно семь: красный
Оранжевый , желтый , зеленый , голубой , синий и фиолетовый . Именно столько цветов в радуге и именно в таком порядке они расположены, когда их наблюдает человек. Чтобы запомнить какие цвета у радуги, можно выучить особую фразу:
Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан
где первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета — «Каждый » соответствует «красному «, «Охотник » — «оранжевому » и так далее.
Точно такой же эффект, как во время появления радуги, можно воспроизвести с помощью специального приспособления, изготавливаемого из прозрачного материала (например, стекла) в виде призмы. Луч света направляется на призму, где он распадается на семь базовых цветов — на выходе мы получаем поток разноцветных лучей.
Почему радуга — дуга?
Свойства светового потока таковы, что отражаясь от каплей дождя, тумана и тому подобного, он образует оптический спектр в виде полного круга, но мы, находясь низко, на земле, видим лишь его половину, так как центр этой окружности находится на одном уровне с нами.
Радугу полностью можно увидеть лишь с высоты — с высокой горы или самолета.
Правда ли, что радугу видят только люди?
Нет, неправда. На самом деле все существа, у которых есть зрение, могут видеть радугу. Если у них сходное с нами цветное зрение, то они видят ее во многом также, как и мы. Например, обезьяны, птицы. Но даже и при отсутствии цветного зрения, животные, насекомые и другие живые существа способны видеть радугу.
Сколько радуг можно видеть одновременно?
Порой луч света, пройдя внутрь капли, преломляется два и более раз. Тогда на небе можно видеть две радуги. Бывают при этом еще и третья, и последующие радуги, но наше зрение уже неспособно их различить. Так что иногда во время дождя и других атмосферных событий можно увидеть две радуги вместо одной. При этом между двумя радугами образуется так называемая полоса Александра — участок неба темного оттенка.
Какие еще бывают радуги?
Бывают и другие виды радуг, правда, довольно редкие, такие, например, как:
перевернутая радуга — появляется на высоте 7-8 километров, когда в небе находятся перистые облака, состоящие из ледяных кристалликов. Цвета в такой радуге расположены наоборот — сначала идет фиолетовый, а в конце — красный.
лунная радуга — видна ночью, когда наблюдатель находится между Луной и дождем. Также ее можно наблюдать рядом с водопадами.
огненная радуга — по-научному «горизонтальная дуга»: появляется, когда поток солнечной энергии проходит через перистые облака под углом 58° над линией горизонта. При этом кристаллики льда должны иметь форму шестиугольного листа и быть параллельны земле.
белая радуга — она же туманная радуга: появляется тогда, когда солнце пронизывает своими лучами туман, состоящий из мелких капелек воды.
зимняя радуга — появляется во время сильных морозов, когда воздух наполнен множеством кристалликов льда и при этом ярко сияет солнце.
Почему говорят, что животные уходят на радугу? Мост радуги — рай для животных?
В западной культуре довольно давно распространено представление о Мосте Радуги (или Радужном мосте) — месте в Загробном мире, где однажды встречаются хозяева и их питомцы. Авторство этой легенды приписывают американскому психологу Полу Чарльзу Даму, написавшему в 1981 году стихотворение о Мосте Радуги, а в 1998 году — и книгу с одноименным названием. Также среди других людей, претендующих на авторство, называют Уильям Н. Бриттон, автора книги «Легенды Радужного Моста»; доктора Уоллеса Сайфа, главу Ассоциации Людей Потерявших Питомцев, автора поэмы All Pets Go to Heaven.
В России Мост Радуги стал известен благодаря следующему тексту:
На самом краю небосклона есть место, называемое Мостом Радуги. Когда животное умирает, особенно если оно было очень любимо кем-то в этой жизни, оно попадает на Мост Радуги. Там бескрайние луга и холмы, по которым наши друзья могут бегать и играть все вместе. Там изобилие пищи, воды и солнечного света, и там нашим любимцам тепло и комфортно.
В этом краю все больные и старые животные превращаются в молодых и полных энергии; имевшие травмы и увечья снова становятся здоровыми и сильными. Время для них летит незаметно, если только мы вспоминаем о них в своих мечтах и снах. Животные там счастливы и довольны всем кроме одного - каждый из них ушёл раньше и оставил в этой жизни кого-то очень дорогого ему.
На Мосту Радуги животные бегают и беззаботно играют все вместе, но приходит день, когда кто-то из них неожиданно останавливается и смотрит вдаль. Его глаза загораются огнём, а тело начинает дрожать от нетерпения. Вдруг он покидает своих собратьев, летит над изумрудно-зелёной травой, и ноги несут его все быстрее и быстрее.
Он заметил вас; и когда вы и ваш любимец наконец встретитесь, то крепко-крепко обниметесь, счастливые от того, что соединились и больше никогда не расстанетесь.
Он будет, одурев от счастья, лизать ваше лицо, ваша рука снова будет любовно ласкать его голову, и вы ещё раз взглянете в преданные глаза своего любимца, так надолго покинувшего вашу жизнь, но никогда не покидавшего вашего сердца.
Теперь вы сможете пересечь Мост Радуги вместе…
Радуга – это великолепное красочное явление издавна поражало воображение людей. Глядя на радугу, хочется верить в чудеса и волшебство. Какое из природных явлений может сравниться с по красоте с радугой? Появление радуги в небе означает, что вскоре наступит хорошая погода и ненастью пришел конец. Существует множество легенд о радуге, о которых Вы узнаете из этой статьи. Так же мы подробнее постараемся разобраться в причинах появления этого чудесного природного феномена и узнаем об интересных фактах о радуге. Читайте статью, задавайте вопросы и делитесь Вашими впечатлениями в комментариях.
В древнеиндийском эпосе «Ромаяна» мы находим выражение «лук семицветный Громовника». Громовник – верховный бог, царь царей Индра. Древним грекам радуга представлялась посредницей между небом и землей, то есть между богами и людьми. Они отожествляли радугу с прекрасной Иридой и изображали ее одетой из шелка, который пересекались всеми семи цветами. Непременным атрибутом Ириды были золотые крылья. Они символизировали ее непостоянный нрав: ведь радуга появляется и исчезает всегда неожиданно.
Арабы же полагали что радуга – это лук бога света Кузаха. После изнурительной борьбы с силами тьмы, которые стремились не допустить появление солнца на небе, Кузах неизменно выходил победителем и вешал радугу лук на облака. Славяне издревле считали радугу после обильного дождя вестницей победы, одержанной богом Перуном над духом зла.
Для возникновения радуги недостаточно только грома и молний. Если небо затянуто тучами, а на земле нет тени радугу не увидеть. И только когда через толщи туч пробивается солнце, создаются условия для ее появления. Прекрасная! Изменчивая и неуловимая!
Объяснить появление радуги на небе с теоретической точки зрения не представляет особой сложности. Это элементарная оптика.Как же дождь и солнце рисуют радугу!?
Как известно, свет состоит из сочетания нескольких цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, голубого и фиолетового. Белый свет, проходящий через призму, на другой стороне отражается всеми цветами радуги. Но для того чтобы понять что такое радуга, необходимо разобраться в том, что происходит внутри призмы и как белый свет излучает столько цветов.
Призма – это трехгранник, обычно из прозрачного стекла или пластика. Призма «рисует» мини-радугу за счет разложения сложного света в спектр, когда узкая полоска белого света попадает на одну из граней треугольника. Рассеивание света в призме происходит за счет так называемого «коэффициента преломления» стекла. Каждый материал имеет свой отличительный коэффициент преломления. Когда свет проходит через материал (например, свет, движущийся по воздуху и попадающий в стеклянную призму), разница показателей преломления воздуха и стекла заставляют свет гнуться. Угол изгиба отличается от длины волны света. И поскольку белый свет проходит через две плоскости призмы, разные цвета гнуться (преломляются) и появляется нечто вроде радуги. Саму же радугу создают капли дождя, выступающие в качестве крошечных призм. Свет попадает в каплю дождя, отражается от другой стороны капли и выходит. Во время этого процесса происходит разложения света в спектр, точно также как это происходит в прозрачной трехгранной призме. Угол между лучом входящего света и лучом выходящего света составляет 42 градуса для красного цвета и 40 градусов для фиолетового. За счет разницы углов изгиба на небе появляется округлый обод, т.е. радуга. Иногда могут появиться сразу две радуги. Вторая радуга может образоваться, потому что в некоторых каплях дождя может происходить сразу двойное отражение. Для того чтобы одновременно происходило два отражения, необходимы капли определенного размера.Основной процесс появления радуги заключается в преломлении (рефракции) или «изгибе» света. Свет гнется, а точнее меняет свое направление, когда передвигается из одной среды в другую. Радуга появляется за счет того, что свет перемещается с разной скоростью в разные среды.
Итак, изгиб луча света попадает в прозрачную призму. Одна сторона световой волны немного медленнее другой, поэтому луч проходит сквозь границу воздуха и стекла под разным углом (по сути дела пучок света отражается от поверхности призмы). Свет снова поворачивается, когда выходит из призмы, потому что одна сторона света двигается быстрее другой.Помимо процесса изгиба света как такового, призма разделяет белый свет на его составляющие цвета. Каждый цвет белого света имеет свою характерную частоту, благодаря чему цвета двигаются с разной скоростью, проходя через призму.
Цвет, медленно преломляющийся в стекле, гнется больше, попадая из воздуха в призму, потому что в разной среде цвет движется с разной скоростью. Цвет, двигающийся быстрее в стекле, ослабевает не значительно, поэтому гнется не так сильно. За счет этого все цвета радуги, из которых состоит белый свет, разделяются по частоте, проходя через стекло. Если стекло дважды преломляет свет, как это происходит в призме, человек намного лучше видит все разделенные цвета белого света. Это называется рассеиванием.Капли дождя могут преломлять и рассеивать свет также как это происходит внутри призмы. При определенных условиях в результате такого преломления света на небе появляется радуга.Каждая капля по своему уникальна: капля имеет совершенно иной размер и консистенцию по сравнению со стеклянной призмой. Когда белый солнечный свет проникает в несколько капель дождя под определенным углом, на небе появляются красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые цвета, т.е. радуга. Замыкают радугу красный и фиолетовый цвета видимого светового спектра.
Когда свет проходит по воздуху в каплю воды, составляющие цвета белого света начинают рассеиваться, при чем скорость движения каждого цвета зависит от их частоты. Фиолетовый цвет, отражающийся в капле, преломляется под тупым углом, а красный – под острым. С правой стороны капли некоторый свет выходит на воздух, а оставшийся отражается назад. Немного отраженного света выходит с левой стороны капли, и вновь происходит преломление, когда свет движется к воздуху.
Таким образом каждая капля рассеивает белый солнечный свет на его составляющие цвета. Но почему мы видим широкие цветные ленты, словно каждая дождливая область рассеивает только один определенный цвет? Это потому что мы видим только тот цвет, который исходит из каждой капли. Когда к примеру капля А рассеивает белый свет, под определенным углом выходит только один красный свет, видимый для нашего глаза. Другие цветовые лучи преломляются под другим углом, поэтому мы их не видим. Солнечный свет одинаково проникает в падающие капли, поэтому все ближайшие капли излучают красный свет.Скорость движения капли Б по небу немного ниже, поэтому она уже не сможет излучать красный цвет. Но поскольку все остальные цвета имеют меньшую волну, то капля Б в данном случае будет излучать оранжевый цвет и все остальные цвета радуги по убыванию. Последним замкнет радугу фиолетовый цвет с наименьшей волной свечения. Если посмотреть на радугу сверху, то можно увидеть целый круг, состоящий из семи тонких кругов разного цвета. С земли же нам видно только арку радуги, появляющейся на горизонте. Иногда на небе появляется сразу две радуги, одна из которых имеет четкое очертания, другая же похожа на размытое отражение первой. Неяркая радуга образуется по такому же принципу, как и четкая, однако в этом случае свет отражается от поверхности внутри капли не один раз, а дважды. В результате такого двойного отражения, свет выходит из капли под другим углом, поэтому вторая радуга кажется немного выше. Если хорошенечко приглядеться, можно заметить, что цвета во второй радуге отражаются в обратном порядке по сравнению с первой радугой. В результате такого преломления света и рассеивания лучей появляется радуга. Привычный для нас солнечный свет и вода вместе создают новое произведение искусства, подаренное нам матушкой природой.
Блестящая яркими, великолепными красками, радуга поражала поэтическую фантазию первобытных народов. Она то протягивается над землей, то сверкает в самом саде Ирии, где на ней отдыхают райские птицы и крылатые души.
За радугой был признан особый, божественный характер, как и за всеми светилами, поэтому как в природе радуга находится на грани между грозой и солнечным светом, так и в народных сказаниях она находится в связи с богом грома и молний Перуном и светлой богиней Ладой, одно из наименований которой, между прочим, Перуница-громовержца. В преданиях радуга сравнивается с самыми разнообразными предметами.
Славяне издревле верят, что радуга «пьет» воду из озер, рек и морей: подобно змею, опустив свое жало в воду, набирает в себя воду, а после выпускает, отчего и бывает дождь; на концах радуги повешено по котелку с древними золотыми монетами. Легенда рисует трех божеств, один из которых держит радугу и подымает ею воду из реки, другой творит из этой воды облака, а третий, разрывая их, вызывает дождь. Это как бы триединое воплощение Перуна.
У западных славян есть поверье, что ведьма может украсть радугу и спрятать ее, а значит, произвести на земле засуху.
Существуют и такие поверья: радуга - мост между небом и землей; или пояс богини Лады; или путь на тот свет, по ней души умерших приходят иногда на грешную землю. Это символ изобилия, и если радуга долго не появлялась, следует ждать голода, неурожая.
В некоторых местах верили, что радуга - блестящее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает из моря-океана воду, а потом орошает ею поля и нивы. Это чудное коромысло хранится на небе, а по ночам - в созвездии Большой Медведицы. Загадки про радугу тоже сохранили уподобление ее коромыслу и ведрам с водой: «Два моря на дуге висят», «Разноцветное коромысло над рекою повисло».
Сербы, македонцы, болгары и западные украинцы верят, что прошедший под радугой изменяет свой пол. В западной Болгарии верили, что «если кто-то хочет изменить свой пол, он должен пойти во время дождя на реку и там, где радуга „пьет воду", на том же месте должен пить, и тогда он превратится из мужчины в женщину и из женщины в мужчину». Это свойство радуги может быть использовано для того, чтобы магически переменить пол будущего ребенка. «Если женщина, у которой рождались только девочки, пойдет напиться воды на том месте, где «пьет» радуга, то после этого у нее будут рождаться мальчики».
В Болгарии известно также представление о том, что радуга - это «пояс Господа, который он полощет во время дождя или сушит после дождя». Вместе с тем радугу называют и «поясом самовил». У сербов и хорватов говорят, что Бог с помощью радуги показывает женщинам, как надо ткать и какие цвета употреблять.
В Древней Индии радуга - это лук Индры, бога-громовержца; кроме того, в индуизме и в буддизме "радужное тело" - это высшее йогическое состояние, достижимое в царстве сансары.
В исламе радуга состоит из четырех цветов - красного, желтого, зеленого и синего, соответствующих четырем стихиям. В некоторых африканских мифах с радугой отождествляют небесную змею, которая служит стражем сокровищ или же охватывает кольцом Землю. Американские индейцы отождествляют радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир. У инков радуга связывалась со священным Солнцем, и правители инков носили ее изображение на своих гербах и эмблемах. У индейцев чибча-муисков радуга считалась добрым божеством. В специфических горных условиях Кордильер наблюдается удивительное природное явление: на фоне туманной дымки иногда возникает радуга, как бы обрамляя многократно увеличенное отражение самого наблюдателя. Главное святилище, посвященное богине Радуги, чибча воздвигли рядом с горным водопадом Текендама, где ярчайшая дуга высвечивается всегда, как только на водные брызги попадают лучи солнца. В скандинавской мифологии "Биврёст" ("трясущаяся дорога", "дрожащий путь") - радуга-мост, соединяющая небо и землю. Его охраняет страж богов Хеймдалль. Перед концом мира и гибелью богов мост рушится. В Древней Греции богиней радуги была девственная Ирида, вестница богов, дочь Тавманта и океаниды Электры, сестра гарпий. Она изображалась с крыльями и кадуцеем. Ее одеяние составляют переливающиеся цветами радуги капли росы.По представлениям древних, радуга соединяла небо и землю, поэтому с оформлением олимпийской мифологии Ирида считалась посредницей между богами и людьми. В отличие от Гермеса, Ирида выполняла приказания Зевса и Геры, не проявляя собственной инициативы.тКаноническое изображение Ириды - крылатая дева (обычно сидящая рядом с Герой), держащая в руках сосуд с водой, которым она доставляла воду облакам.
Согласно Библии радуга была создана Богом после всемирного потопа, как знак его обещания никогда больше не насылать на людей потоп. В талмудической традиции радуга была создана Богом на шестой день творения. У греков радуга - проявление богини Ирис. В средневековых христианских изображениях Христос в день Страшного Суда является восседающим на радуге. Радуга также ассоциируется с девой Марией, посредником между Богом и людьми. Символизм радуги зависит от количества цветов в ней.
Так в Китае в радуге различают пять цветов, соединение которых олицетворяет единство ин и янь. На основе аристотелевской триады христианский Запад видит в ней только три (символ Троицы) основных цвета: синий (небесная природа Христа), красный (страсти Христа) и зеленый (миссия Христа на земле).
Радуга - это образ мирного небесного огня, в отличие от молнии как выражения гнева небесных сил. Появление радуги после грозы, на фоне умиротворенной природы, вместе с солнцем, позволяло трактовать ее как символ мира. В Библии радуга выступает (в эпизоде с Ноевым ковчегом) как знак того, что вода более не будет потопом; в целом она рассматривается как символ завета, заключенного между Яхве и людьми. Полусфера радуги считалась сферой (вторая половина которой якобы погружена в океан), что
подчеркивало божественное совершенство этого природного явления. Согласно распространенному толкованию, красный цвет радуги олицетворяет гнев Божий, желтый - щедрость, зеленый - надежду, синий - умиротворение природных сил, фиолетовый - величие.
На небе радуга сияет и блестит,
Как будто нам по ней проход открыт.
Луч многоцветный опустился из небес,
В прекрасной радужной пыли сияет лес.
Листва мерцает, словно изумруд,
Отсветы радуги видны и там и тут,
Лес в сказку погрузился и затих,
Он хочет задержать чудесный миг.
Наукой всё для нас давно объяснено,
Но до конца понять природу не дано.
Завидев радугу в небесной синеве,
Мечтаем мы, что это символы извне.
Восторг уносит нас в заоблачный полёт,
Быть может, там разгадка чуда ждёт.
Нам светит радуга, свежа и хороша,
От ярких красок счастьем светятся глаза.
НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу! Потому что в каждый момент радуга образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и так далее
Подготовили: Полозова Юлия, Стёжкина Анастасия, Химина Елена
Научный руководитель: Запорожцева Ольга Ивановна (учитель физики)
С. Лосево 2015 год
СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение ……………………………………………………………………………………………….
2.Что такое радуга, история исследования …………………………………………………………….
3.Радуга в мифологии и религии ……………………………………………………………………….
4.История исследования ………………………………………………………………………………..
5.Физика радуги …………………………………………………………………………………………
5.1.Откуда же берётся радуга? Условия наблюдения ……………………………………………….
5.2.Почему радуга имеет форму дуги ………………………………………………………………..
5.3.Окраска радуги и вторичная радуга ………………………………………………………………
5.4.Причина радуги – преломление и дисперсия света ……………………………………………..
5.4.1.Опыты Ньютона ……………………………………………………………………………….
5.4.2.»Ньютон» в капле ……………………………………………………………………………..
5.4.3.Схема образования радуги ……………………………………………………………………
6.Необычные радуги …………………………………………………………………………………….
7.Радуга и ассоциированные термины …………………………………………………………………
1.ВВЕДЕНИЕ
Однажды, оказавшись на природе, мы наблюдали довольно красивое явление – радугу. Красота этого явления нас просто заворожила. У нас возникло довольно много опросов, которые позже мы и сформулировали в нашем проекте.
Цели проекта:
Понять как образуется радуга.
Почему она образуется всегда под одним углом?
Почему радуга имеет форму дуги?
Радуга: главная и побочная. Чем отличаются?
Почему связывают в ученом мире имя Исаака Ньютона с радугой?
И вот наше исследование началось.
2.ЧТО ТАКОЕ РАДУГА
Радуга - это вообще не объект, а оптическое явление. Возникает это явление вследствие преломления лучей света в каплях воды, и все это исключительно во время дождя. То есть, радуга - это никакой не объект, а всего лишь игра света. Но какая красивая игра, надо сказать!
На самом деле привычная для глаза человека дуга является лишь частью разноцветной окружности. Целиком же это природное явление можно лицезреть лишь с борта самолета, да и то лишь при достаточной степени наблюдательности
Первые исследования формы радуги еще в XVII веке проводил французский философ и математик Рене Декарт. Для этого ученый использовал стеклянный шар, заполненный водой, что давало возможность представить, как отражается солнечный луч в капле дождя, преломляясь и тем самым становясь видимым.
Чтобы запомнить последовательность цветов в радуге (или спектре) есть специальные простые фразы - в них первые буквы соответствуют первым буквам названий цветов:
К ак О днажды Ж а к - З вонарь Г оловой С ломал Ф онарь.
К аждый О хотник Ж елает З нать Г де С идит Ф азан.
Запомните их - и вы без труда в любое время сможете нарисовать радугу!
Первым, кто объяснил природу радуги был Аристотель . Он определил, что "радуга - это оптическое явление, а не материальный объект".
Элементарное объяснение явления радуги дано было еще в 1611 г. А. де-Домини в его сочинении "De Radiis Visus et Lucis", развито затем Декартом ("Les météores", 1637) и вполне разработано Ньютоном в его "Оптике" (1750).
Радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. Радуга, которую мы видим на небосводе, образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна в другую цветных воронок (или конусов). Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги. Также образуют дуги все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.
3.РАДУГА В МИФОЛОГИИ И РЕЛИГИИ
Люди давно задумывались над природой этого красивейшего явления природы. Человечество связало радугу с множеством поверий и легенд. В древнегреческой мифологии, например, радуга – это дорога между небом и землей, по которой ходила посланница между миром богов и миром людей Ирида. В Китае считали, что радуга - это небесный дракон, союз Неба и Земли. В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака и оттуда она падает живительным дождем.
Суеверные люди считали, что радуга является дурным знаком. Они считали, что души умерших переходят в потусторонний мир по радуге, и если появилась радуга, это означает чью-то близкую кончину.
Конечно, с самых давних времен люди пытались дать объяснение радуге. В Африке, например, считали, что радугой является огромная змея, которая периодически вылезает из небытия для совершения своих темных дел. Однако, вразумительные объяснения относительно этого оптического чуда смогли дать только к концу семнадцатого века. Жил тогда себе помаленьку знаменитый Рене Декарт. Именно он впервые смог смоделировать преломление лучей в водяной капле. В своих исследованиях Декарт использовал стеклянный шар, наполненный водой. Однако, до конца секрет радуги он объяснить так и не смог. Зато Ньютон, заменивший это самый шар призмой, сумел-таки разложить луч света в спектр.
ОБОБЩЕНИЕ:
В радуга - это мост , соединающий (мир людей) и (мир богов).
В древнеиндийской - лук , бога грома и молнии.
В - дорога , посланницы между мирами богов и людей.
По поверьям, радуга, подобно змею, пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём.
Прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
По поверьям, если пройти сквозь радугу, то можно поменять пол.
В радуга появилась после как символ прощения человечества, и является символом союза (на иврите- брит) бога и человечества (в лице ноя) о том что потопа никогда больше не будет.(глава бейрешит)
4.ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДУГИ
Персидский астроном (1236-1311), а возможно, его ученик (1260-1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена .
Общая физическая картина радуги была описана в в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришел к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления - при входе в каплю и при выходе из нее.
Дал более полное объяснение радуги в году в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге».
Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по в нем выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал число 7 , для которого число имело специальное значение (по , или соображениям). Причём первоначально он различал только пять цветов - красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей "Оптике".Но вспоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.
5.ФИЗИКА РАДУГИ
5.1. Откуда же берется радуга? Условия наблюдения
Радугу можно наблюдать только перед дождем или после него. И только в том случае, если одновременно с дождем сквозь тучи пробивается солнце, когда солнце освещает пелену падающего дождя и наблюдатель находится между солнцем и дождем. Что при этом происходит? Лучи Солнца проходят через капельки дождя. А каждая такая капелька работает как призма. То есть она разлагает белый свет Солнца на его составляющие - лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, глубого, синего и фиолетового цвета. Причем капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют спектром .
Вы можете видеть радугу только в том случае, если находитесь строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед вами). Иначе радуги не увидеть!
Иногда, очень редко, радуга наблюдается в тех же условиях и при освещении дождевой тучи луною. То же явление радуги замечается иногда и при освещении солнцем водяной пыли, носящейся в воздухе вблизи фонтана или водопада. Когда солнце закрыто легкими облаками - первая радуга кажется иногда совершенно не окрашенной и представляется в виде белесоватой дуги, более светлой, чем фон небосвода; такую радугу называют белой.
Наблюдения явления радуги показали, что дуги ее представляют правильные части кругов, центр которых лежит всегда на линии, проходящей через голову наблюдателя и солнце; так как таким образом центр радуги при высоко стоящем солнце лежит ниже горизонта, то наблюдатель видит лишь небольшую часть дуги; при закате и восходе солнца, когда солнце на горизонте, радуга представляется в виде полудуги окружности. С вершины очень высоких гор, с воздушного шара можно увидеть радугу и в виде большей части дуги окружности, так как при этих условиях центр радуги расположен над видимым горизонтом.
ВЫВОД: Радуга появляется только тогда, когда для этого создаются подходящие условия. Солнечный свет должен светить вам в спину, а капли дождя падать где-то впереди. (Поскольку для образования радуги нужен яркий солнечный свет, это означает, что ливень уже ушел дальше или вообще прошел стороной, а вы стоите к нему лицом.)
5.2. Почему радуга имеет форму дуги.
Почему радуга полукруглая? Люди давно задавались этим вопросом. В некоторых мифах Африки радуга - это змея, которая охватывает Землю кольцом. Но теперь-то мы знаем, что радуга - это оптическое явление - результат преломления лучей света в капельках воды во время дождя. Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?
Здесь вступает в силу закон оптического преломления, при котором луч, проходя через каплю дождя, находящуюся в определенном положении в пространстве, претерпевает 42-кратное преломление и становится видимым человеческому глазу именно в форме окружности. Вот как раз часть этой окружности вы привыкли наблюдать.
Форма радуги определяется формой капелек воды, в которых преломляется солнечный свет. А капельки воды - более или менее сферические (круглые). Проходя через каплю и преломляясь в ней, пучок белых солнечных лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую, обращенных к наблюдателю. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой. Таким образом, каждая отдельная капля образует целую радугу.
Конечно, радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. Радуга, которую мы видим на небосводе, образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна в другую цветных воронок (или конусов). Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги. Также образуют дуги все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.
Радуга и есть огромный изогнутый спектр. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга - часть окружности, И чем выше находится наблюдатель, тем радуга полнее. С горы или самолёта можно увидеть и полную окружность!
Интересно отметить, что два человека, стоящие рядом и наблюдающие радугу, видят ее каждый по-своему! Все это от того, что в каждый отдельный момент просмотра, радуга образуется постоянно в новых каплях воды. То есть, одна капля падает, а вместо нее появляется другая. Также, вид и цвет радуги зависит от размера капель воды. Чем капли дождя крупнее, тем ярче будет радуга. Самым насыщенным цветом в радуге является красный. Если капли мелкие, то радуга будет более широкой с ярко выраженным оранжевым цветом с краю. Надо сказать, что самую длинную волну света мы воспринимаем как красную, а самую короткую - как фиолетовую. Это касается не только случаев наблюдения за радугой, но и вообще всего и вся. То есть, вы теперь сможете с умным видом комментировать состояние, размер и цвет радуги, а также всех других видимых человеческому глазу предметов.
Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу! Потому что в каждый момент радуга образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и так далее.
Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги.
Есть такая группа оптических явлений, которая называется гало. Они вызваны преломлением световых лучей крошечными кристалликами льда в перистых облаках и туманах. Чаще всего гало образуются вокруг Солнца или Луны. Вот пример такого явления - сферическая радуга вокруг Солнца:
На самом деле радуга - это не полукруг, а окружность. Просто мы не видим этого в полном объеме, потому что центр окружности радуги лежит на одной прямой с нашими глазами. Вот, например, с борта самолета можно увидеть полную, круглую радугу, правда бывает это крайне редко, потому что в самолетах обычно смотрят на красивых соседок, или жрут гамбургеры, играя в AngryBirds. Так почему же радуга имеет форму полукруга? Все это потому, что капли дождя, образующие радугу, представляют собой сгустки воды с закругленной поверхностью. Свет, выходящий из этой самой капли, отражает ее поверхность. Вот и весь секрет.
ВЫВОД: Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги Дуга радуги - это всего лишь отрезок световой окружности, в центре сектора обзора которого находится наблюдатель, то есть вы. И чем выше вы стоите, тем более полной будет радуга
Вид радуги - ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг - очень сильно зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли дождя, тем уже и ярче получается радуга. Характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие тона и непосредственно, без промежутков, примыкают к основным радугам. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг. Таким образом, по виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу.
5.3.Окраска радуги и вторичная радуга
Окрашенность радужного кольца обуславливается преломлением солнечных лучей в сферических каплях дождя, отражением их от поверхности капель, а также дифракцией (от лат. diffractus – разломанный) и интерференцией (от лат. inter – взаимно и ferio – ударяю) отраженных лучей разной длины волн.
Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов - снаружи находится фиолетовый, а внутри красный:
Внутренняя, наиболее часто видимая дуга окрашена с наружного края в красный цвет, с внутреннего - в фиолетовый; между ними в обычном порядке солнечного спектра лежат цвета: (красный), оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Вторая, реже наблюдаемая дуга лежит над первой, окрашена обыкновенно более слабо, и порядок расположения цветов в ней обратный. Часть небосвода внутри первой дуги кажется обыкновенно очень светлой, часть небосвода над второй дугой кажется менее светлой, кольцевое же пространство между дугами кажется темным. Иногда, кроме этих двух главных элементов радуги, наблюдаются еще дополнительные дуги, представляющие слабые цветные размытые полосы, окаймляющие верхнюю часть внутреннего края первой радуги и реже - верхнюю часть внешнего края второй радуги
Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов - снаружи находится , а внутри красный. Угловой радиус вторичной радуги 50-53°. Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более темный оттенок.
В горах и других местах, где очень чистый воздух, можно наблюдать третью радугу (угловой радиус порядка 60°).
Нерезкость и размытость красок радуги объясняется тем, что источником освещения является не точка, но целая поверхность - солнце, и что отдельные более резкие радуги, образуемые отдельными точками солнца, налагаются друг на друга. Если солнце светит сквозь пелену тонких облаков, то светящимся источником является облако, окружающее солнце, на протяжении 2 -3° и отдельные цветные полосы настолько налагаются друг на друга, что глаз уже не различает цветов, а видит лишь бесцветную светлую дугу - белую радугу.
Так как дождевые капли увеличиваются по мере приближения к земле, то дополнительные радуги могут быть хорошо видимы лишь при преломлении и отражении света в высоко расположенных слоях дождевой пелены, т. е. при небольшой высоте солнца и только у верхних частей первой и второй радуги. Полная теория белой радуги дана была Пертнером в 1897 г. Часто возбуждался вопрос о том, видят ли различные наблюдатели одну и ту же радугу и представляет ли радуга, видимая в тихом зеркале большого водного резервуара, отражение непосредственно наблюдаемой радуги.
ВЫВОД: Радуга возникает, когда солнечный испытывает в капельках воды, медленно падающих в . Эти капельки разных , в результате чего свет разлагается в . Нам кажется, что из пространства по концентрическим () исходит разноцветное свечение. При этом источник яркого света всегда находится за спиной наблюдателя. Позже измерили, что отклоняется на 137 30 минут, а на 139°20’)
5.4.Причина радуги – преломление и дисперсия света
Совсем просто: Говоря просто, появление радуги можно вывести в следующую формулу: свет, проходя сквозь капельки дождя, преломляется. А преломляется он потому, что вода имеет плотность более высокую, чем воздух. Белый цвет, как известно, состоит из семи основных цветов. Вполне понятно, что все цвета имеют разную длину волны. И вот тут как раз и кроется весь секрет. Когда солнечный луч проходит сквозь каплю воды, он преломляет каждую волну по-разному.
А теперь подробнее.
5.4.1.ОПЫТЫ НЬЮТОНА
Ньютон при усовершенствовании оптических приборов заметил, что изображение окрашено по краям в радужный цвет. Его заинтересовало это явление. Он начал исследовать его более подробно. Через призму пропускался обычный белый свет, а на экране можно было наблюдать спектр, подобный цветам радуги. Сначала Ньютон думал, что это призма окрашивает белый цвет. В результате многочисленных опытов удалось выяснить, что призма не окрашивает, а раскладывает белый цвет в спектр.
ВЫВОД: лучи разных цветов выходят из призмы под разными углами.
5.4.2.«НЬЮТОН» В КАПЛЯХ
Проходя сквозь капли дождя, свет преломляется (отклоняется в сторону), поскольку вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Известно, что белый цвет состоит из семи основных цветов - красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Эти цвета имеют разную длину волны, и капля преломляет каждую волну в разной степени, когда солнечный луч проходит через нее. Таким образом, волны различной длины и, значит, цвета выходят из капли уже в слегка отличающихся направлениях. То, что вначале было единым пучком лучей, теперь рассыпалось на свои естественные цвета, каждый из которых путешествует своим путем.
Цветные лучи, ударившись о внутреннюю стенку капли и еще больше изогнувшись, даже могут выйти наружу через ту же сторону, что и вошли. И в результате вы видите, как радуга рассыпала по небу свои цвета дугой.
Каждая капля отражает все цвета. Но с вашего фиксированного положения на земле вы воспринимаете только определенные цвета от определенных капель. Наиболее четко капли отражают красный и оранжевый цвета, поэтому они доходят до ваших глаз от самых верхних капель. Голубой и фиолетовый отражаются хуже, поэтому их вы видите от капель, расположенных чуть ниже. Желтый и зеленый отражают капли, которые находятся посередине. Сложите все цвета вместе - и вы получите радугу.
5.4.3.СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ РАДУГИ
1) сферическая ,
2) внутреннее ,
3) первичная радуга,
4) ,
5) вторичная радуга,
6) входящий луч света,
7) ход лучей при формировании первичной радуги,
8) ход лучей при формировании вторичной радуги,
9) наблюдатель, 10-12) область формирования радуги.
Чаще всего наблюдается первичная радуга , при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге находится снаружи дуги, её угловой составляет 40-42°.
ОБЪЯСНЕНИЕ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ
Наблюдения над радугой показали, что угол, образуемый двумя линиями, мысленно проведенными из глаз наблюдателя к центру дуги радуги и к ее окружности, или угловой радиус радуги, есть величина приблизительно постоянная и равная для первой радуги около 41°, для второй 52°. Элементарное объяснение явления радуги дано было еще в 1611 г. А. де-Домини в его сочинении "De Radiis Visus et Lucis", развито затем Декартом ("Les météores", 1637) и вполне разработано Ньютоном в его "Оптике" (1750). Согласно этому объяснению явление радуги происходит вследствие преломления и полного внутреннего отражения (см. Диоптрика) солнечных лучей в каплях дождя. Если на шаровую каплю жидкости упадет луч SA, то он (фиг. 1), претерпев преломление по направлению АВ, может отразиться от задней поверхности капли по направлению ВС и выйти, снова преломившись, по направлению CD.
Луч, иначе упавший на каплю, может, однако, в точке С (фиг. 2) второй раз отразиться по CD и выйти, преломившись, по направлению DE.
Если на каплю упадет не один луч, но целый пучок параллельных лучей, то, как доказывается в оптике, все лучи, претерпевшие одно внутреннее отражение в капле воды, выйдут из капли в виде расходящегося конуса лучей (фиг. 3), ось которого расположена по направлению падающих лучей В действительности пучок выходящих из капли лучей не представляет правильного конуса, и даже все составляющие его лучи не пересекаются в одной точке, только для простоты на следующих чертежах эти пучки приняты за правильные конусы с вершиной в центре капли
Угол отверстия конуса зависит от коэффициента преломления (см. Диоптрика) жидкости, а так как коэффициент преломления для лучей различного цвета (различной длины волны), составляющих белый солнечный луч, неодинаков, то и угол отверстия конуса будет различный для лучей разного цвета, именно для фиолетовых будет меньше, чем для красных. Вследствие этого конус будет окаймлен цветным радужным краем, красным извне, фиолетовым внутри, причем, если капля водяная, то половина углового отверстия конуса SOR для красного цвета будет около 42°, для фиолетового (SOV ) 40,5°. Исследование распределения света внутри конуса показывает, что почти весь свет сосредоточен в этой цветной кайме конуса и чрезвычайно слаб в центральных частях его; таким образом мы можем рассматривать лишь яркую цветную оболочку конуса, так как все внутренние лучи его слишком слабы, чтобы быть восприняты зрением.
Подобное же исследование лучей, дважды отразившихся в капле воды, покажет нам, что они выйдут такой же конической радужной оболочкой
V"R"
(фиг. 3), но красной с внутреннего края, фиолетовой с внешнего, причем для водяной капли половина углового отверстия второго конуса будет равна 50° для красного (SOR"
) и 54° для фиолетового края (SOV
)
.
Представим себе теперь, что наблюдатель, глаз которого находится в точке О (фиг. 4), смотрит на ряд вертикальных дождевых капель А, В , С, D, E... , освещенных параллельными солнечными лучами, идущими по направлению SA, SB, SC и т. д.; пусть все эти капли расположены в плоскости, проходящей через глаз наблюдателя и солнце; каждая такая капля будет, по предыдущему, излучать две конических световых оболочки, общей осью которых будет падающий на каплю солнечный луч.
Пусть капля В расположена так, что один из лучей, образующих внутреннюю оболочку первого (внутреннего) конуса, при продолжении пройдет через глаз наблюдателя; тогда наблюдатель увидит в В фиолетовую точку. Несколько выше капли В будет расположена такая капля С, что луч, идущий от внешней поверхности оболочки первого конуса, попадет в глаз и даст в нем впечатление красной точки в С ; капли, промежуточные между В и С, дадут в глазу впечатление точек синих, зеленых, желтых и оранжевых. В сумме - глаз увидит в этой плоскости вертикальную радужную линию с фиолетовым концом внизу и красным наверху; если проведем через О и солнце линию SO, то угол, образуемый ею с линией ОВ , будет равен полуотверстию первого конуса для фиолетовых лучей, т. е. 40,5°, а угол КОС будет равен полуотверстию первого конуса для красных лучей, т. е. 42°. Если поворачивать угол КОВ вокруг OK, то OВ опишет коническую поверхность и каждая капля, лежащая на круге пересечения этой поверхности с дождевой пеленой, даст впечатление светлой фиолетовой точки, а все точки вместе дадут фиолетовую дугу окружности с центром в К ; точно так же образуется красная и промежуточные дуги, и в сумме глаз получит впечатление светлой радужной дуги, фиолетовой внутри, красной извне - первой радуги.
Приложив те же рассуждения ко второй внешней световой конической оболочке, излучаемой каплями и образованной солнечными лучами, дважды в капле отраженными, получим более широкую
вторую
концентрическую
радугу
с углом
КОЕ,
равным для внутреннего красного края - 50°, а для внешнего фиолетового - 54°. Вследствие двукратного отражения света в каплях, дающих эту вторую радугу, она будет значительно менее яркой, чем первая. Капли
D,
лежащие между
С
и
Е,
совершенно не излучают света в глаз, и потому пространство между двумя радугами будет казаться темным; от капель, лежащих ниже
В
и выше
Е,
в глаз попадут белые лучи, исходящие из центральных частей конусов и потому весьма слабые; это объясняет, почему пространство под первой и над второй радугой кажется нам слабо освещенным.
ВЫВОД: Элементарная теория радуги очевидно указывает, что различные наблюдатели видят радуги, образованные различными каплями дождя, т. е. разные радуги, и что кажущееся отражение радуги есть та радуга, которую видел бы наблюдатель, помещенный под отражающей поверхностью на таком расстоянии от нее вниз, на каком он находится над нею. Наблюдавшиеся в редких случаях, в особенности на море, пересекающиеся эксцентричные радуги объясняются отражением света от водной поверхности за спиной наблюдателя и появлением, таким образом, двух источников света (солнца и отражения его), дающих каждый свою радугу. - не воспринимает ). Поэтому лунная радуга выглядит белесой; но чем ярче свет, тем «цветнее» будет радуга, т.к. у человека яркий свет включает восприятие цветовых рецепторов - .
Центр окружности, которую описывает радуга, всегда лежит на прямой, проходящей через (Луну) и глаз наблюдателя, то есть одновременно видеть солнце и радугу без использования зеркал невозможно. Для наблюдателя на земле она обычно выглядит, как часть окружности, чем выше точка зрения, тем радуга полнее - с горы или самолёта можно увидеть и целую .
Обычной наблюдается простая радуга-дуга, но при определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, а с самолёта - перевёрнутую или даже кольцевую.
Кольцевая радуга 10 июля 2005
радуга в лесу радуга с борта самолёта
радуга в облаках радуга над морем
Мы привыкли наблюдать радугу как дугу. На самом деле эта дуга является лишь частью разноцветной окружности. Целиком же это природное явление можно наблюдать лишь на большой высоте, например, с борта самолета.
Есть такая группа оптических явлений, которая назвается гало. Они вызваны преломлением световых лучей крошечными кристалликами льда в перистых облаках и туманах. Чаще всего гало образуются вокруг Солнца или Луны. Вот пример такого явления - сферическая радуга вокруг Солнца: Ирисовая напоминает сектора радуги
Радуга также фигурирует во многих народных приметах, связанных с предсказанием погоды. Например, радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и пологая - плохую.
8.ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Инсафудинов Кирилл Ринатович
Я узнал, как получается радуга. Провел исследования и опыты, получил радугу в домашних условиях и любовался ее красотой.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Министерство образования Республики Башкортостан
отдел образования администрации муниципального района Бижбулякский район
муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение
средняя общеобразовательная школа №2 с. Бижбуляк
Исследовательская работа
на тему:
« Как получается радуга?
Выполнил: Инсафудинов Кирилл,
Ученик 3 б класса МОБУ СОШ №2 с.Бижбуляк Республики Башкортостан
Руководитель: Назмиева А.Р.
Учитель начальных
Классов МОБУ СОШ №2 с.Бижбуляк Республики Башкортостан
Введение _______________________________стр.3
Обзор литературы
Что такое радуга? ________________________ стр. 4
Кто раскрасил радугу? _____________________ стр. 4
Возникновение радуги. ____________________ стр.4
Кто изучал радугу? ________________________стр. 5
Радуга бывает разной. _____________________ стр. 5
Экспериментальная работа________________стр.6
Результаты ____________________________стр7
4. Выводы _____________________________стр.7
5. Заключение____________________________стр.7
6. Литература____________________________ стр.7
Введение.
Какое из природных явлений может сравниться по красоте с радугой? Возможно полярное сияние, вот только его видели совсем не много человек. А радугу, которая появляется сразу после дождя, видели все.
Появившись на небосводе, она приковывает внимание.
Она настолько красивая, что ее воспевают во многих песнях, описывают в литературе, складывают о ней легенды. Многие люди, также как и я с нетерпением ждут дождя, чтобы полюбоваться радугой. Какое же это разноцветное чудо природы? Как образуется радуга? А можно ли наблюдать эту красоту дома? Какие еще существуют радуги?
Эти вопросы заинтересовали меня и многих моих друзей. Эта тема стала мне интересна потому, что не многие знают, как образуется радуга. Чтобы ответить на все возникшие вопросы, я решил провести исследовательскую работу.
Исследуя эту загадку природы, я могу дать точный ответ на поставленные мною вопросы.
Цель моей работы: узнать причину появления радуги, получение радуги в домашних условиях.
Поставленные мною задачи :
Узнать, кто раскрасил радугу.
Поставить опыт получения радуги в домашних условиях.
Узнать историю изучения радуги.
Актуальность исследования: привитие интереса к экспериментальной работе в начальной школе
Благодаря такой работе возрастает активность в познавательной сфере деятельности.
Гипотеза: радугу можно получить в лабораторных условиях, возможно ли получить ее в домашних условиях? Если возможно, то каким способом.
Методы исследования:
Анкетирование
Самостоятельные практические опыты для подтверждения
гипотезы:
опыт: с призмой;
опыт с пульверизатором;
опыт с мыльными пузырями;
опыт с зеркалом;
опыт с компьютерным диском.
1.Обзор литературы
1.1. Что такое радуга?
Для того, чтобы узнать причину возникновения радуги, я начал с изучения литературы. В толковом словаре дано понятие радуги. Радуга - это разноцветная дуга на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.
Я узнал, что радугу можно увидеть около водопадов, фонтанов, разбрызгиваемых поливальной машиной. У фонтанов и водопадов случалось видеть две и более дуг. Можно самому создать завесу капель из ручного пульверизатора и, встав спиною к солнцу, увидеть радугу, созданную собственными руками. Поливая растения в саду в яркий солнечный день, в брызгах воды тоже можно увидеть маленькую радугу.
1.2. Кто раскрасил радугу?
Откуда берется удивительный красочный свет, исходящий от дуг радуги?
Ответ на этот вопрос я получил из энциклопедии для любознательных. Нам кажется, что свет белый. Но на самом деле он состоит из нескольких цветов. Бывает, что во время дождя выглянет солнце, и тогда солнечный свет преломляется в капельках воды и «распадается» на несколько цветов. Этих цветов всегда семь, и они расположены в строгом порядке. Красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Так получается разноцветная радуга. Предмет, который может разложить луч света на его составляющие, называется «призмой». Образуемые цвета создают полоску из цветных линий, которая называется «спектр». Радуга и есть большой спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате распада луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы.
1.3. Возникновение радуги.
Радуга всегда появляется после дождя, я думаю, что все это знают. Но тут есть еще один фокус. Радуга сверкает не после, а во время дождя, дождь просто идет уже не у нас, а неподалеку от нас. Когда ливень кончается, это значит, что ветер просто отнес эти дождевые облака дальше.
И если дождь ушел в сторону солнца, то тогда мы можем любоваться радугой. Ведь капли и расщепляют солнечный, белый свет, потому что они и есть маленькие призмы и отражают эти разноцветные лучи на небе. Думаю, все видели каплю, которая срывается с отверстия крана умывальника, поэтому все согласятся, что она похожа на призму. Свет попадает в каплю дождя, отражается от другой стороны капли и выходит. А дождь это миллионы таких капелек. Вот и весь секрет этого прекрасного природного явления. Дождь усеивает все небо маленькими призмами, а солнечный свет, проходя через них, расщепляется на спектр. При этом мы имеем на небе чудесную картину - радугу.
У меня возник вопрос - а можно ли самому создать радугу? Ответ на вопрос описан на странице №7.
1.4. Кто изучал радугу?
А пытался ли кто-нибудь в истории человечества познать природу радуги?
С мамой мы нашли ответ на этот вопрос в Интернете.
Первая попытка объяснить радугу была сделана в 1611 г. архиепископом Антонио де Доминисом. Его объяснение радуги противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни.
Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании
законов
преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя. Но он еще не знал о разложении белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.
Спустя 30 лет Исаак Ньютон объяснил, как преломляются цветные лучи в каплях дождя. По образному выражению американского ученого А. Фразера, сделавшего ряд интересных исследований радуги уже в наше время, «Декарт повесил радугу в нужном месте на небосводе, а Ньютон расцветил ее всеми красками спектра».
Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нем выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение. Причём первоначально он различал только пять цветов - красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый. Но, впоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.
Несмотря на то, что теория радуги Декарта-Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги, в том числе расположение цветов.
1.5. Радуга бывает разной.
Радуга бывает с одной, с двумя дугами. Мало кому известно, но существует и ночная радуга. Ночью, когда заканчивается дождь, радуга может возникнуть и в результате действия лучей, отражаемых луной. Несомненно, она не такая яркая, как днем, но видно ее замечательно. В зимнее время радуга возникает очень редко, но по своей красочности и живописности она отличается от всех остальных.
1.Анкетирование
Я с моими одноклассниками провел анкетирование.
На первый вопрос «Видел ли ты радугу?» все 14 учеников ответили: «Да».
На второй вопрос «Знаешь ли ты, когда появляется радуга?» 12 человек ответили: «Да», двое «Нет».
На третий вопрос «Знаешь ли ты, как появляется радуга?» 5 человек ответили «Да», 9 - «Нет».
На четвертый вопрос «Знаешь ли ты, в какой последовательности расположены цвета радуги?» 6 учеников ответил «Да», 8 - «Нет».
На пятый вопрос «Можно ли получить радугу в домашних условиях?» трое ответили «Да», 11 человек - «Нет».
2. Экспериментальная работа
Мною был поставлены эксперименты получения радуги в домашних условиях.
Опыт 1.
Оборудование: зеркальце, стеклянную призму.
Описание: учительница зеркальцем поймала «солнечного зайчика» и направила на стеклянную призму, которую я держал в руке. На потолке появилась радуга.
Опыт 2.
Оборудование: пульверизатор, наполненный водой, источник света солнце.
Описание: создаем облако падающих в воздухе капель и на них наблюдаем радугу.
Условия такого опыта вполне соответствует природным, однако, получить требуемое облако совсем не просто.
Опыт3
Оборудование: баночка с мыльной водой, приспособление для выдувания пузырей.
Описание: берем приспособление, окунаем в баночку с мыльной пеной и выдуваем пузыри. На летящих в воздухе пузырях можно увидеть радугу.
Опыт 4.
Оборудование: зеркало, миска с водой.
Описание: я положил зеркало в неглубокую миску с водой. Поставил миску так, чтобы луч света от солнца отражался от зеркала на стену или потолок.
На потолке я увидел радугу. Эксперимент удался.
Опыт 5.
Оборудование: компьютерный диск, источник света - солнце.
Описание: В солнечный день направляем компьютерный диск под углом 25°. Если диск «поймает» луч света, то в результате преломления луча на стене или на потолке возникнет радуга.
Результаты.
Изучив литературу, я узнал, что радуга может быть одной дугой, а может быть двойная. Существует ночная радуга (лунная) и зимняя, но она бывает очень редко и не такая красочная, как летняя.
Солнечный свет преломляется в капельках воды и «распадается» на несколько цветов. Эти цвета называют спектром. А капли - это маленькие призмы, которые отражают эти разноцветные лучи на небе. Так я узнал, как появляется радуга и почему она цветная.
Из истории изучения радуги я выяснил, что многие пытались объяснить природу этого явления, но полно это явление раскрыл Исаак Ньютон более 300 лет тому назад.
Мне удалось получить радугу в домашних условиях. Эксперимент прошел удачно и я мог любоваться этой красотой дома.
Выводы.
По полученным результатам, я пришел к выводам, что:
1. Причиной возникновения радуги является преломление и «распад» солнечного света в каплях воды и отражение этого света на небе.
2.Получение и наблюдение радуги в домашних условиях возможно.
Заключение
Выполнив эту работу, я убедился, что радуга — хорошо известное оптическое явление в атмосфере; наблюдается, когда солнце освещает пелену падающего дождя и наблюдатель находится между солнцем и дождём. Радуга наблюдается не только на пелене дождя. В меньших масштабах ее можно увидеть на каплях воды у водопадов, фонтанов и в морском прибое. При этом в качестве источника света могут служить не только Солнце и Луна, но и прожектор.
Интересно расположение цветов в радуге. Оно всегда постоянно. Красный цвет главной радуги расположен на ее верхнем крае, фиолетовый - на нижнем. Между этими крайними цветами следуют друг за другом остальные цвета в такой же последовательности, как в солнечном спектре. В принципе в радуге никогда не бывают представлены все цвета спектра. Чаще всего в ней отсутствуют или слабо выражены синий, темно-синий и насыщенный чисто красный цвета. С увеличением размеров капель дождя происходит сужение цветных полос радуги, сами же цвета становятся более насыщенными.
При этом узнал, как благодаря Ньютону были разрушены вековые представления о происхождении цветов.
Получение радуги экспериментальным методом (искусственная радуга) позволяет провести исследование этой радуги. Полученные результаты при исследовании могут быть интересны для школьников.
Литература:
1.Ожегов С.И. и Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. 4-е издание., дополненное. - М.: ООО «А ТЕМП», 2008.
2.Травина И.В. 365 рассказов о планете Земля/Науч.-поп.издание для детей. - М.:ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007.
3.Энциклопедия для любознательных «Где, что и когда?» ЗАО Компания «Махаон» - М.: 2007.