Назовите что такое радуга с точки зрения физики

Что такое радуга?

Семицветный чудо-мост

Так, в Китае, где почитаемы драконы, радуга также представляется этим фантастическим существом, символизирующим единение Неба и Земли, инь и ян. Извивающимся существом — небесной змеёй — представляли радугу и африканские мифы. Она кольцом опоясывала Землю и охраняла несметные сокровища.

Мотив стража появляется и у скандинавов в мифологии «Биврёст» (др.-исл. bifrǫst), что означает «дрожащий путь». Радуга — это мост, связывающий Небо и Землю, а охраняет его страж Хеймдалль. В час, когда наступит Рагнарёк (гибель мира и богов), мост разрушится.
Самая популярная ассоциация с радугой, — естественно, мост. И славянская мифология не ушла от этого образа. Магическая разноцветная радуга соединяла Небо и Землю. И ангелы спускались по этому мосту за речной водой. Собранную влагу выливали в облака, проливавшиеся дождём на землю.

Есть и другой вариант: радуга — это искрящееся коромысло, которым древняя богиня плодородия черпает живительную воду из моря-океана и проливает её на поля. Коромысло прячут на небе, а разглядеть его можно только в ночное время в созвездии Большой Медведицы. Любопытно, что в славянских мифах объясняется не только сущность радуги, но и причины появления облаков и дождя.

Древние мифы и сказания, конечно, очень интересны, но с тех пор человечество сильно шагнуло вперёд, и теперь мы можем выяснить природу радуги уже с научной точки зрения.

Как появляется семицветный луч?

Для начала вспомним, что такое световой луч. Мы знаем, что луч представляет собой отрезки электромагнитной волны (частицы, летящие с огромной скоростью). Эти волны разные по длине и, соответственно, по цвету, но человек воспринимает их в одном потоке белого света. Единственная ситуация, когда человеческий глаз может «распознать» разные цвета — это попадание луча света на стекло или каплю воды.

Меньше всех отклоняются короткие волны красного цвета. Самые длинные волны у фиолетового цвета, он рассеивается сильнее всех. Соответственно остальные цвета находятся между волнами красного и фиолетового цветов. Мы видим лишь семь цветов, однако на самом деле оттенков гораздо больше, но они являются переходными и не так заметны.

Как возникает радуга?

Итак, теперь мы знаем, что в природе для появления радуги нужен свет и обильная влажность. Мы видим «коромысло» как раз после дождя (иногда и во время него) в солнечном свете. Также увидеть радугу можно в солнечный день у водоёмов, самая яркая — у водопада.
Однако иногда и погода солнечная, и дождь идёт, а радуги нет. Почему так происходит? Дело в том, что для того, чтобы увидеть радугу, должны быть соблюдены определённые условия. Во-первых, лучи света должны падать на капли под углом 42°. Во-вторых, наблюдатель должен стоять спиной к источнику света.

Радуга может быть разной степени яркости и ширины. Данные параметры зависят от величины капель: чем они крупнее, тем ярче будет «мостик».

Дуга или окружность?

А какой формы на самом деле радуга? Ведь мы всегда считали её дугой. Однако в данном случае ближе к правде оказались африканские мифы, считавшие радугу не полукругом, а кольцом. Действительно, настоящий радужный замкнутый круг мы можем увидеть из иллюминатора самолёта, а на земле мы, к сожалению, видим только его часть.

Раз радуга, два радуга.

А видели ли вы когда-нибудь несколько радуг одновременно? Это очень частое явление. Для нескольких «радужных мостов» нужно, чтобы световые лучи, пронзающие капли, отразились несколько раз.

Часто вместе с несколькими радугами можно различить и другое явление — полосу Александра (тёмная полоска неба между радужными «лесенками»).

Разновидности радуг

Но радуги бывают не только яркие и семицветные. Например, существует редкая туманная белая радуга. Выглядит она как широкая белая полоса, появляющаяся при проникновении света сквозь слабый туман. При этом туман должен состоять из капелек радиусом около 0,025 мм. Полоса радуги может быть не чисто белой, а с примесью оранжевого цвета с внешней стороны и фиолетового с внутренней.

Время радуги

Когда мы говорим про появление семицветного «коромысла», одним из условий его возникновения называем свет. Но свет есть не только днём. Так возможно ли рождение радуги в ночное время суток?

Ночного света луны вполне хватает для появления радуги. Он отражается от водяных капелек или водопада, образуя знакомые нам цвета. Однако в темноте человеческий глаз плохо различает эти цвета и принимает их за обычный белый свет. Наиболее видимой для людей лунная радуга становится во время полнолуния.

Собственная радуга

Если заметить естественную радугу никак не получается, то можно её сделать своими руками. Рассмотрим два простых способа.

Радуга в брызгах воды

Существует ещё более простой способ увидеть радугу.
1. Нам понадобятся: шланг с водой и место для проведения опыта (желательно двор на улице).
2. Ход работы:

Как запомнить цвета радуги?

Все мы знаем известную фразу для запоминания порядка цветов радуги: Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан. Но существует ещё несколько мнемонических (созданных для лучшего закрепления памяти) полезных фраз.

Источник

Радуга с точки зрения физики

Простое и наглядное объяснение природного оптического феномена

Радуга похожа на настоящую магию. Она такая красивая и волшебная в небе после дождя, когда выглядывает солнце, что заставляет нас чувствовать себя счастливыми, не так ли?

Но, как происходит это магическое волшебство? Как в небе появляются эти разноцветные дуги? Давайте разберемся.

Начнем с основ физики. Белый солнечный свет состоит из множества различных световых волн разной длины. В зависимости от длины волны он воспринимается нашим глазом как определенный цвет — от красного (самые длинные волны) до фиолетового (самые короткие). При смешении все эти цвета и дают видимый белый свет.

Принято выделять семь основных цветов, которые мы называем цветами радуги: красный, оранжевый, желтый зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета легко запоминаются по первым буквам известной всем из детства фразы:

Кроме того, в белом солнечном свете присутствуют волны, которые наш глаз не видит — ультрафиолетовые (короче фиолетовых) и инфракрасные (длиннее красных). Первые известны тем, что вызывают загар на нашем теле, а вторые — это тепловое излечение или попросту тепло, которое мы чувствуем, когда солнечные лучи падают на наше лицо и тело.

Проходя через границу неоднородных сред (например воздуха и воды или воздуха и стекла) белый свет преломляется и разлагается на отдельные цвета, которые мы называем спектром. Чтобы увидеть цвета спектра, можно использовать трехгранную призму, которая преломляя солнечный свет, выделяет из него все цветовые составляющие.

Эффект разложения белого света на цветные составляющие (спектр) называется дисперсией. Именно из-за преломления света бриллианты играют цветными огнями.

Но, вернемся к нашей радуге. Цвета спектра и есть цвета радуги. Как же происходит дисперсия солнечного света, порождающая радугу?

Когда солнечный свет сталкивается с каплей дождя, часть света от неё отражается, а остальная часть попадает во внутрь капли. Луч света преломляется на ближайшей к нему поверхности капли дождя, потом этот свет попадает на дальнюю поверхность капли и отражается от неё. Когда этот внутренне отраженный свет вновь достигает поверхности капли, он снова преломляется при выходе. Вот как это выглядит на схеме:

Как видим, часть падающего на каплю солнечного света отражается обратно под некоторым углом. Этот угол не зависит от размера капли, но зависит от показателя преломления воды капли. Для дождевой воды показатель преломления равен 1,333, поэтому угол отражения получается около 42°. А морская вода имеет более высокий показатель преломления, чем дождевая, поэтому угловой радиус радужной дуги в морских брызгах меньше, чем у дождевой.

Фактически, угол отражения света в капле — это угол между солнцем, каплей дождя и глазом наблюдателя. Однако, поскольку дождевых капель много, лучи преломленного и отраженного света от разных капель образуют конус с вершиной в зрачке глаза наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и солнце. Окружность в основании этого конуса и будет радугой. Но, поскольку наблюдатель находится на поверхности земли, он видит только часть окружности — дугу. Из этого также следует, что для образования радуги само солнце должно находиться не выше 42° над горизонтом. Вот почему радугу невозможно увидеть в летний полдень, когда солнце высоко в зените. Вообще, чем ниже над горизонтом находится солнце, тем большей будет дуга радуги.

Если же наблюдателя поднять над землей, например на воздушном шаре или самолете, то при определённых обстоятельствах он сможет увидеть радугу в форме полной окружности.

Сама радуга не находится в одном конкретном месте. Существует множество радуг, однако, только одну из них может видеть наблюдатель в зависимости от местоположения его и солнца.

Все капли дождя преломляются и отражают солнечный свет одинаковым образом, но только свет от некоторых капель дождя достигает глаза наблюдателя. Этот свет и есть радуга для этого наблюдателя.

Поэтому легенда о том, что в месте, где радужная дуга касается поверхности земли скрыт золотой клад гномов, лишена смысла.

Вернемся к схеме преломления солнечного света. На картинке с призмой видно, что фиолетовый и синий свет (короткие волны) преломляются под б ольшим углом, чем красный свет, но за счет отражения световых лучей от задней поверхности капли воды, фиолетовые и синие лучи выходят из капли под меньшим углом к входящему лучу солнечного света, чем лучи красного света. Из-за этого синий цвет виден на внутренней стороне дуги радуги, а красный — снаружи.

Но, бывают двойные радуги у которых порядок цветов второй, наружной дуги обратный. Эта вторая дуга образована лучами двойного преломления солнечного света в каплях воды. Поэтому наружная радуга всегда бледнее основной внутренней.

Схема поясняет, как образуется двойная радуга.

Угловой радиус вторичной радуги — 50–53°. Небо между двумя радугами обычно заметно более тёмное, эту область называют полосой Александра.

Источник

Явление радуги с точки зрения физики

Содержание:

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Однажды, находясь на природе, мы наблюдали довольно красивое явление радугу. Красота этого явления просто загипнотизировала нас.

Радуга вовсе не объект, а оптическое явление. Это явление возникает из-за преломления световых лучей в каплях воды, и все это исключительно во время дождя. То есть радуга вовсе не объект, а просто игра света. Но какая красивая игра, надо сказать!

Фактически, дуга, знакомая человеческому глазу, является лишь частью разноцветного круга. Это природное явление во всей полноте можно наблюдать только с самолета, и даже тогда только с достаточной степенью наблюдения.

Первые исследования формы радуги в 17 веке были проведены французским философом и математиком Рене Декартом. Для этого ученый использовал стеклянный шарик, наполненный водой, что позволило представить, как солнечный луч отражается в капле дождя, преломляясь и тем самым становясь видимым.

Первым, кто объяснил природу радуги, был Аристотель. Он определил, что «радуга это оптическое явление, а не материальный объект».

Радуга из одной капли слаба, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, поскольку в завесе дождя много капель. Радуга, которую мы видим в небе, образована мириадами капель. Каждая капля создает ряд вложенных цветных воронок (или колбочек). Но из одной капли в радугу падает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи из множества капель. Например, все красные лучи, которые выходили из разных капель, но под одинаковым углом и попадали в глаз наблюдателя, образуют красную дугу радуги. Все оранжевые и другие цветные лучи также образуют дугу. Поэтому радуга круглая.

Что такое радуга

Люди долго думали о природе этого самого красивого природного явления. Человечество связало радугу со многими верованиями и легендами. Например, в древнегреческой мифологии радуга это дорога между небом и землей, по которой шел посланник между миром богов и миром людей Ирис. В Китае считалось, что радуга это небесный дракон, союз Небес и Земли. В славянских мифах и легендах радуга считалась волшебным небесным мостом, проложенным с небес на землю, путем, по которому ангелы спускаются с небес, чтобы собирать воду из рек. Они льют эту воду в облака, и оттуда она падает, как живительный дождь.

Суеверные люди верили, что радуга плохой знак. Они верили, что души мертвых переходят в другой мир вдоль радуги, и если радуга появляется, это означает, что кто-то близок к смерти.

Радуга также фигурирует во многих народных приметах, связанных с прогнозированием погоды. Например, радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и нежная плохая погода.

Конечно, с самых ранних времен люди пытались объяснить радугу. Например, в Африке считалось, что огромная змея это радуга, которая периодически выползает из забвения, чтобы совершать свои темные поступки. Однако вразумительные объяснения этого оптического чуда могут быть даны только к концу XVII века. Знаменитый Рене Декарт тогда жил для себя. Именно он первым смог смоделировать преломление лучей в капле воды. В своих исследованиях Декарт использовал стеклянный шар, наполненный водой. Однако он не мог полностью объяснить секрет радуги. Но Ньютон, который заменил этот самый шар на призму, сумел расширить луч света в спектр.

В скандинавской мифологии радуга это мост Бивреста, соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов).

В древнеиндийской мифологии лук Индры, бога грома и молнии.

В древнегреческой мифологии дорога Ирис, вестник между мирами богов и людей.

Согласно славянским верованиям, радуга, как змея, пьет воду из озер, рек и морей, а затем идет дождь.

Ирландский гном прячет горшок с золотом там, где радуга касается земли.

Согласно чувашским убеждениям, если вы пройдете через радугу, вы можете изменить свой пол.

История иследования

Персидский астроном Кутб аль-Дин аль-Ширази (1236-1311) и, возможно, его ученик Камаль аль-Дин аль-Фариси (1260-1320), по-видимому, был первым, кто дал довольно точное объяснение этого явления.

Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Энтони де Доминисом в его книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании экспериментальных наблюдений он пришел к выводу, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двойного преломления на входе в каплю и на выходе из нее.

Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своей «Метеоре» в главе «О радуге».

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, в ней традиционно выделяются 7 цветов. Считается, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело особое символическое значение (по пифагорейским, теологическим или нумерологическим причинам). Более того, изначально он различал только пять цветов: красный, желтый, зеленый, синий и фиолетовый, о которых писал в своей «Оптике». Но позже, пытаясь создать соответствие между количеством цветов в спектре и количеством основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам еще два спектра.

Откуда взялась радуга? Условия наблюдения

Радугу можно наблюдать только до или после дождя. И только в том случае, если одновременно с дождем солнце прорывается сквозь облака, когда солнце освещает завесу падающего дождя и наблюдатель оказывается между солнцем и дождем. Что происходит потом? Солнечные лучи проходят через капли дождя. И каждая такая капля работает как призма. То есть он разлагает белый свет Солнца на составляющие его лучи: красный, оранжевый, желтый, зеленый, глубокий, синий и фиолетовый. Кроме того, капли отражают свет разных цветов по-разному, в результате чего белый свет разлагается на разноцветную полосу, которая называется спектром. Центр радуги расположен над видимым горизонтом.

Вы можете видеть радугу, только если вы находитесь строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (оно должно быть перед вами). В противном случае вы не увидите радугу!

Иногда, очень редко, радуга наблюдается при тех же условиях и когда дождевое облако освещается луной. Такое же явление радуги иногда замечают, когда солнце освещает водяную пыль, плавающую в воздухе возле фонтана или водопада. Когда солнце покрыто светлыми облаками, первая радуга иногда кажется совершенно неокрашенной и выглядит как беловатая дуга, более светлая, чем фон неба; такая радуга называется белой.

Наблюдения за явлением радуги показали, что ее дуги представляют собой правильные части окружностей, центр которых всегда лежит на линии, проходящей через голову наблюдателя и солнце; поскольку таким образом центр радуги с высоко стоящим солнцем находится ниже горизонта, наблюдатель видит только небольшую часть дуги; на закате и восходе солнца, когда солнце находится на горизонте, радуга выглядит как полудуга в круге. С вершины очень высоких гор, с воздушного шара, вы можете увидеть радугу в виде большой части дуги окружности, поскольку в этих условиях центр радуги расположен над видимым горизонтом.

ВЫВОД: Радуга появляется только тогда, когда для этого созданы правильные условия. Солнечный свет должен сиять на спине, а капли дождя должны упасть где-то впереди. (Поскольку для формирования радуги необходим яркий солнечный свет, это означает, что ливень уже прошел или даже прошел мимо, и вы находитесь перед ним).

Почему радуга имеет форму дуги

Почему радуга полукруглая? Люди задавали этот вопрос давно. В некоторых мифах об Африке радуга это змея, которая окружает Землю кольцом. Но теперь мы знаем, что радуга это оптическое явление, являющееся результатом преломления световых лучей в каплях воды во время дождя. Но почему мы видим радугу в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?

Здесь вступает в силу закон оптического преломления, при котором луч, проходя через дождевую каплю, расположенную в определенном месте в пространстве, подвергается 42-кратному преломлению и становится видимым человеческому глазу именно в форме круга. Это лишь часть этого круга, которую вы привыкли наблюдать.

Форма радуги определяется формой капель воды, в которых преломляется солнечный свет. И капли воды более или менее сферические (круглые). Проходя через каплю и преломляясь в ней, луч белых солнечных лучей превращается в ряд цветных воронок, вставленных друг в друга, лицом к наблюдателю. Внешняя воронка красного цвета, в нее вставляется оранжевая, желтая, затем идет зеленая и т. д., заканчиваясь внутренним фиолетовым. Таким образом, каждая капля образует целую радугу.

Конечно, радуга из одной капли слаба, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, поскольку в завесе дождя много капель. Радуга, которую мы видим в небе, образована мириадами капель. Каждая капля создает ряд вложенных цветных воронок (или колбочек). Но из одной капли в радугу падает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи из множества капель. Например, все красные лучи, которые выходили из разных капель, но под одинаковым углом и попадали в глаз наблюдателя, образуют красную дугу радуги. Все оранжевые и другие цветные лучи также образуют дугу. Поэтому радуга круглая.

Радуга это огромный изогнутый спектр. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуговая часть круга, и чем выше наблюдатель, тем полнее радуга. С горы или самолета вы можете увидеть полный круг!

Интересно отметить, что два человека, стоящие рядом и наблюдающие за радугой, видят это по-своему! Все это связано с тем, что в каждый отдельный момент просмотра радуга постоянно образуется в новых каплях воды. То есть одна капля падает, а другая появляется на своем месте. Кроме того, тип и цвет радуги зависит от размера капель воды. Чем больше капли дождя, тем ярче будет радуга. Самый интенсивный цвет радуги красный. Если капли маленькие, то радуга будет шире с ярко выраженным оранжевым цветом по 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 всех. То есть теперь вы можете разумно комментировать состояние, размер и цвет радуги, а также всех других объектов, видимых человеческому глазу.

Два человека, стоящие рядом, видят свою радугу! Потому что в каждый момент радуга образуется за счет преломления солнечных лучей в новых и новых каплях. Капли дождя падают. Место падающей капли занято другим, и ему удается послать свои цветные лучи в радугу, следующий за ней и так далее.

Тип радуги ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг очень сильно зависит от размера капель дождя. Чем больше капли дождя, тем уже и ярче радуга. Крупные капли характеризуются глубоким красным цветом в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие цвета и непосредственно, без пробелов, соседствуют с основными радугами. Чем меньше капель, тем шире и блеклая радуга становится с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят друг от друга и от главных радуг. Таким образом, глядя на радугу, вы можете приблизительно оценить размер капель дождя, которые образовали эту радугу.

Тип радуги зависит от формы капель. При падении в воздух крупные капли расплющиваются и теряют сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус радуги, которую они образуют.

Мы привыкли видеть радугу как дугу. На самом деле эта дуга является лишь частью разноцветного круга. В целом это природное явление можно наблюдать только на больших высотах, например, с самолета.

Существует группа оптических явлений, называемых гало. Они вызваны преломлением световых лучей крошечными кристаллами льда в перистых облаках и туманах. Чаще всего ореолы образуются вокруг солнца или луны. Вот пример такого явления, как сферическая радуга вокруг Солнца.

На самом деле радуга это не полукруг, а круг. Мы просто не видим его полностью, потому что центр круга радуги лежит на одной линии с нашими глазами. Например, с самолета вы можете увидеть полную круглую радугу, хотя это крайне редко, потому что на самолетах они обычно смотрят на своих прекрасных соседей или едят гамбургеры, играя в AngryBirds. Так почему же радуга имеет форму полукруга? Это потому, что капли дождя, образующие радугу, представляют собой скопления воды с округлой поверхностью. Свет, исходящий от этой самой капли, отражает ее поверхность. Вот и весь секрет.

ВЫВОД: Тип радуги зависит от формы капель. При падении в воздух крупные капли расплющиваются и теряют сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус радуги, которую они образуют. Радужная дуга это просто отрезок круга света, в центре которого находится сектор наблюдения, за которым вы наблюдаете, то есть вы. И чем выше ты стоишь, тем полнее будет радуга.

Тип радуги ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг очень сильно зависит от размера капель дождя. Чем больше капли дождя, тем уже и ярче радуга. Крупные капли характеризуются глубоким красным цветом в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие цвета и непосредственно, без пробелов, соседствуют с основными радугами. Чем меньше капель, тем шире и блеклая радуга становится с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят друг от друга и от главных радуг. Таким образом, глядя на радугу, вы можете приблизительно оценить размер капель дождя, которые образовали эту радугу.

Вторичная радуга

Цвет радужного кольца обусловлен преломлением солнечного света в сферических каплях дождя, их отражением от поверхности капель, а также дифракцией (от латинского diffractus нарушено) и интерференцией (от латинского inter-взаимно и ferioудар) отраженные лучи разных длин волн.

Иногда вы можете увидеть другую, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет дважды отражается в капле. Во вторичной радуге порядок цвета меняется на противоположный пурпурный снаружи и красный внутри.

Внутренняя, наиболее часто видимая дуга окрашена в красный цвет от внешнего края и в пурпурный цвет от внутреннего; между ними, в обычном порядке солнечного спектра, лежат цвета: (красный), оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Вторая, реже наблюдаемая дуга лежит над первой, обычно окрашивается слабее, и порядок цветов в ней меняется на противоположный. Часть небосвода внутри первой дуги обычно кажется очень яркой, часть небосвода над второй дугой кажется менее светлой, а кольцевое пространство между дугами кажется темным. Иногда, в дополнение к этим двум основным элементам радуги, также наблюдаются дополнительные дуги, представляющие собой слабо окрашенные размытые полосы, граничащие с верхней частью внутреннего края первой радуги и, реже, с верхней частью внешнего края вторая радуга и край второй радуги.

Иногда вы можете увидеть другую, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет дважды отражается в капле. Во вторичной радуге порядок цвета обратный фиолетовый снаружи и красный внутри. Угловой радиус вторичной радуги составляет 50-53 °. Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более темный оттенок.

В горах и других местах, где воздух очень чистый, вы можете наблюдать третью радугу (угловой радиус около 60 °).

Поскольку капли дождя увеличиваются по мере приближения к земле, дополнительные радуги могут быть отчетливо видны только тогда, когда свет преломляется и отражается в верхних слоях дождевика, то есть на небольшой высоте солнца и только в верхних частях первой и второй радуг. Полная теория белой радуги была дана Пертнером в 1897 году. Часто задавался вопрос о том, видят ли разные наблюдатели одну и ту же радугу и представляет ли радуга, видимая в тихом зеркале большого водохранилища, отражение непосредственно наблюдаемого радуга. Радиусы дополнительных радуг зависят от величины капель.

Радуга возникает, когда солнечный свет преломляется каплями воды, медленно падающими в воздух. Эти капли по-разному отражают свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается на спектр. Нам кажется, что разноцветное свечение исходит из пространства вдоль концентрических кругов (дуг). В этом случае источник яркого света всегда находится за спиной наблюдателя. Позже они измерили, что красный свет отклонился на 137 градусов 30 минут, а фиолетовый на 139 градусов 20′).

Причиной радуги является преломление и рассеивание света

Проще говоря: появление радуги можно вывести в следующую формулу: свет, проходящий через капли дождя, преломляется. И это преломляется, потому что вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Известно, что белый состоит из семи основных цветов. Вполне понятно, что все цвета имеют разную длину волны. И в этом весь секрет. Когда солнечный луч проходит через каплю воды, он преломляет каждую волну по-своему.

Опыт Ньютона

Ньютон, улучшая оптические инструменты, заметил, что изображение было окрашено по краям в цвет радуги. Он был заинтересован в этом явлении. Он начал расследовать это более подробно. Обычный белый свет проходил через призму, и на экране можно было наблюдать спектр, похожий на цвета радуги. Сначала Ньютон думал, что это призма, которая окрашивается в белый цвет. В результате многочисленных экспериментов удалось обнаружить, что призма не окрашивает, а разлагает белый цвет на спектр.

Проходя через капли дождя, свет преломляется (изгибается в сторону), потому что вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Известно, что белый состоит из семи основных цветов красного, оранжевого, желтого, зеленого, светло-голубого, синего и фиолетового. Эти цвета имеют разные длины волн, и капля преломляет каждую волну в разной степени, когда солнечный луч проходит через нее. Таким образом, волны разной длины и, следовательно, цвета выходят из капли в несколько разных направлениях. То, что изначально было одним пучком лучей, теперь рассыпалось в свои естественные цвета, каждый из которых движется по-своему.

Цветные лучи, ударяясь о внутреннюю стенку капли и еще больше изгибаясь, могут даже выходить через ту же сторону, что и они. И в результате вы видите, как радуга разбросала свои цвета по небу по дуге.

Каждая капля отражает все цвета. Но из вашего фиксированного положения на земле вы воспринимаете только определенные цвета из определенных капель. Капли наиболее четко отражают красный и оранжевый цвета, поэтому они попадают в глаза от самых верхних капель. Голубой и фиолетовый менее отражающие, поэтому их можно увидеть по каплям, расположенным чуть ниже. Желтый и зеленый отражают капли, которые находятся посередине. Добавьте все цвета вместе, и вы получите радугу.

Чаще всего это первичная радуга, в которой свет подвергается одному внутреннему отражению. В первичной радуге красный цвет находится вне дуги, его угловой радиус составляет 40-42 °.

Если на каплю падает не один луч, а целый пучок параллельных лучей, то, как доказано в оптике, все лучи, прошедшие одно внутреннее отражение в капле воды, оставят каплю в виде расходящегося конуса лучей. В действительности луч, выходящий из капли, не представляет собой правильный конус, и даже все составляющие его лучи не пересекаются в одной точке просто для простоты на следующих чертежах эти лучи рассматриваются как правильные конусы с вершиной в центре капли света в центре капли.

Угол раскрытия конуса зависит от показателя преломления жидкости, и поскольку показатель преломления для лучей разных цветов (разных длин волн), составляющих белый солнечный луч, не одинаков, угол наклона Открытие конуса будет отличаться для лучей разных цветов, а именно для пурпурных будет меньше, чем красный. В результате конус будет граничить с цветным радужным краем, красным снаружи, фиолетовым внутри, а если капля вода, то половина углового отверстия конуса SOR для красного будет около 42 °, для фиолетового (SOV) 40,5 °. Исследование распределения света внутри конуса показывает, что почти весь свет сконцентрирован на этой цветной границе конуса и чрезвычайно слаб в его центральных частях; таким образом, мы можем рассмотреть только ярко окрашенную оболочку конуса, поскольку все его внутренние лучи слишком слабы, чтобы воспринимать их зрение.

Подобное исследование лучей, дважды отраженных в капле воды, покажет нам, что они получат тот же конический ирис V’R’, но красный с внутреннего края, фиолетовый снаружи, и для половины капли воды угловое отверстие второго конуса будет 50 ° для красного (SOR ‘) и 54 ° для фиолетового края (SOV).

Пусть капля B расположена так, что один из лучей, образующих внутреннюю оболочку первого (внутреннего) конуса, по мере ее продолжения проходит через глаз наблюдателя; тогда наблюдатель увидит фиолетовую точку в точке B. Капля C будет расположена несколько выше капли B, так что луч, исходящий от внешней поверхности оболочки первого конуса, попадает в глаз и создает впечатление красной точки в С; промежуточные капли между B и C придадут глазу ощущение синего, зеленого, желтого и оранжевого. В итоге, в этой плоскости глаз увидит вертикальную линию радуги с пурпурным концом внизу и красным сверху; если мы проведем линию SO через O и Солнце, то угол, образованный ею с линией OB, будет равен половине отверстия первого конуса для фиолетовых лучей, т.е. 40,5 °, а угол KOS будет равен половина отверстия первого конуса для красных лучей, т.е. 42 °. Если повернуть угол KOV вокруг OK, то OB будет описывать коническую поверхность, и каждая капля, лежащая на круге пересечения этой поверхности с дождевой завесой, создаст впечатление светло-фиолетовой точки, а все точки вместе дадут пурпурный цвет. дуга окружности с центром в K; таким же образом образуются красные и промежуточные дуги, и в общей сложности глазу будет казаться легкая радужная дуга, фиолетовая внутри, красная снаружи первая радуга.

Применив те же рассуждения ко второй внешней конической световой оболочке, испускаемой каплями и образованной солнечными лучами, дважды отраженными в капле, мы получаем более широкую вторую концентрическую радугу с углом КОЕ, равным 50 ° для внутреннего красного края и 54 ° для внешней фиалки. Из-за двойного отражения света в каплях, дающих эту вторую радугу, она будет значительно менее яркой, чем первая. Капли D, лежащие между C и E, вообще не излучают свет в глаз, и поэтому пространство между двумя радугами будет казаться темным; из капель, лежащих ниже B и над E, белые лучи попадут в глаз, исходящие из центральных частей колбочек и поэтому очень слабые; это объясняет, почему пространство под первой и второй радугой кажется нам слабо освещенным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: элементарная теория радуги ясно указывает, что разные наблюдатели видят радуги, образованные разными дождевыми каплями, то есть разными радугами, и что видимое отражение радуги это радуга, которую наблюдатель мог бы увидеть, если бы находился под отражающей поверхностью на таком расстоянии вниз от того, на котором он выше нее. Скрещенные эксцентричные радуги, наблюдаемые в редких случаях, особенно в море, объясняются отражением света от поверхности воды за спиной наблюдателя и, таким образом, появлением двух источников света (солнца и его отражения), каждый из которых дает своя радуга

В яркую лунную ночь можно увидеть бледную радугу с луны. Однако человеческое зрение спроектировано таким образом, что при слабом освещении мы не можем различить цвета (самые чувствительные рецепторы глаза «палочки» не воспринимают цвет). Поэтому лунная радуга выглядит беловатой; но чем ярче свет, тем ярче будет радуга. у человека яркий свет включает восприятие цветовых рецепторов «колбочек».

Центр круга, который описывает радуга, всегда лежит на прямой линии, проходящей через Солнце (Луну) и глаз наблюдателя, то есть невозможно одновременно видеть солнце и радугу без использования зеркал. Для наблюдателя на земле он обычно выглядит как часть круга, чем выше точка обзора, тем полнее радуга с горы или самолета вы можете увидеть весь круг.

Заключение

Обычно это простая радуга, но при определенных обстоятельствах вы можете увидеть двойную радугу, а с самолета она перевернута или даже круглая.

Мы привыкли видеть радугу как дугу. На самом деле эта дуга является лишь частью разноцветного круга. В целом это природное явление можно наблюдать только на больших высотах, например, с самолета.

Существует группа оптических явлений, называемых гало. Они вызваны преломлением световых лучей крошечными кристаллами льда в перистых облаках и туманах. Чаще всего ореолы образуются вокруг солнца или луны. Вот пример такого явления, как сферическая радуга вокруг Солнца.

Радуга также фигурирует во многих народных приметах, связанных с прогнозированием погоды. Например, радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и нежная плохая погода.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник