Чудо оптики - радуга

Чудо оптики-радуга

Выполнил :ученик 8 класса

ГБОЦ РЦДО г. Белорецк Ионов Савелий

Руководитель: Сафонова И.М.

учитель физики

Цель работы:

1 . узнать о природе атмосферного оптического явления – радуга;

2. определить, какая существует связь между дождём, солнцем и появлением радуги.

Задачи исследования :

1. узнать, почему появляется радуга и как это объясняется с точки зрения физики;

2. выяснить, при каких условиях можно получить радугу;

3. рассмотреть разные виды радуг;

4. провести эксперименты получения радуги в домашних условиях.

Слово радуга похоже на слово радость. И в самом деле, радостно бывает, когда вдруг на небе возникает удивительно красивая дуга. «Райская дуга» называли ее в старину и верили, что она приносит счастье. С тех пор так и зовут радуга.

Что же такое «радуга»? Этим вопросом задавались многие ученые. Проанализировав толковые словари можно сказать, что:

1. Радуга — разноцветная дугообразная лента на небосводе во время дождя, образующаяся вследствие преломления в водяных каплях солнечных лучей. (Толковый словарь Ушакова)

2 . Радуга — яркая многоцветная полоса, обычно выглядит как кольцевая или частичная дуга, образующаяся напротив Солнца или другого источника света. Чаще всего видна только основная часть. (Научно-технический энциклопедический словарь)

3. Радуга — оптическое атмосферное явление, возникающее вследствие преломления в водяных каплях солнечных лучей и имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде.

(Толковый словарь Ефремовой)

4 . Радуга — разноцветная дугообразная полоса на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.

(Толковый словарь Кузнецова)

История изучения радуги

В русских летописях радуга называется «райской дугой» или сокращенно «райдуга». В Древней Греции радугу олицетворяла богиня Ирида («Ирида» означает «радуга»). По представлениям древних греков, радуга соединяет небо и землю, и Ирида была посредницей между богами и людьми. Радуга физическое явление.

Радуга всегда связывается с дождем. Пытались ли люди в древности узнать природу радуги? Конечно же пытались.

Аристотель , древнегреческий философ, пытался объяснить причину радуги.

Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик , в 1304 г. Воссоздавший ее на сферической колбе с водой. Однако его открытие было забыто.

Физическая картина радуги была описана архиепископом  Марком Антонием де Доминисом в 1611 году . Он объяснил, что радуга появляется в результате отражения света от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления – при входе в каплю и выходе из неё. Его объяснение радуги противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви. Он умер в тюрьме, не дождавшись казни, но его тело и рукописи были сожжены.

Но спустя 26 лет французский философ, физиолог, математик и физик Рене Декарт , связал возникновение дуги с законами преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.

А в 1672 году сэр Исаак Ньютон провел исторический опыт. Он направил пучок света на грань стеклянной призмы, и на экране получил спектр из непрерывных переходящих из одной в другую полос. Ньютон сначала насчитал пять цветов : красный, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый. 

Дисперсия

  Но впоследствии, узрев ещё один цвет

( оранжевый) , посчитал это богословским наваждением (число 6 для него было несчастливым) и, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра, числом основных тонов музыкальной гаммы и количеством дней недели, Ньютон прибавил к шести перечисленным цветам спектра ещё один –

индиго ( синий ).

Исаак Ньютон доказал, что обычный белый цвет – это смесь лучей разного цвета. Так Ньютон стал «отцо м» семицветной радуги.

Когда появляется радуга?

Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. Лучи Солнца проходят через капельки дождя. А каждая такая капелька разделяет белый свет Солнца на его составляющие.

Причем капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют спектром. 

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:

К аждый   О хотник  Ж елает  З нать,  Г де  С идит  Ф азан.

При наблюдении радуги можно заметить, что солнце всегда находится с противоположной от радуги стороны. Чтобы наблюдать радугу находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть!

Любуясь радугой, можно заметить, какой высокий и крутой ее разноцветный мост. Но глядя с поверхности Земли не видно больше половины дуги. Если смотреть на радугу с вершины горы, то можно увидеть больше половины окружности. А из кабины самолета, можно увидеть радугу в виде полного кольца.

Физика радуги

Почему же человеческий глаз видит радугу именно в форме дуги? Такая форма объясняется законом оптического преломления. Световой пучок, пытаясь пробиться сквозь воду, которая имеет большую плотность, чем воздух, претерпевает 42-х кратное отклонение от первоначальной оси. Человеческий глаз его может видеть только в форме окружности.

Т.е. для образования радуги само солнце должно находиться не выше 42° над горизонтом .

Вид радуги – ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов – очень сильно зависит от размера капель дождя.

Диаметр капли

Цвет

1-2 мм

Яркий фиолетовый и зеленый цвета, голубая полоса едва заметна

0,5 мм

Слабый красный цвет

0,2 мм

Красный цвет исчезает

0,08-0,1 мм

Сохраняет ярким лишь фиолетовый цвет, радуга исчезает и бледнеет

0,05 мм

Почти белая радуга

Виды радуги.

1.Двойная радуга

2. Лунная радуга

3. Перевернутая радуга.

4. Туманная радуга

5. «Огненная» радуга

6. Зимняя радуга

Мои эксперименты

Опыт 1

Оборудование: призма, белый лист бумаги, фонарик

Ход опыта: для этого я “поймал” призмой белый луч и получил изображение радуги на стене. Свет, который казался белым, играл на стене всеми цветами радуги. А потом я поймал радугу в ладошку.

Опыт 2

Цель: получение радуги в домашних условиях при помощи зеркальца.

Оборудование: колба, наполненная водой, зеркальце, источник света – солнечные лучи.

Я поставил колбу, наполненную водой, на стол под источник солнечных лучей. Поворачивая зеркальце, я получили вот такую радугу.

Опыт 3

Цель: получение радуги в домашних условиях при помощи зеркальца и фонарика.

Оборудование: колба, наполненная водой, зеркальце, источник света – фонарик.

Всё то же,  как и во втором опыте, но вместо солнечных лучей использовал свет от фонарика, отражающийся от зеркала в воде, на белый лист бумаги. Свет был выключен.

Опыт 4

Цель: получение радуги в домашних условиях при помощи компакт –диска.

Оборудование: компакт –диск, источник света – луч фонарика. В темноте направил луч фонарика на диск, а отраженный луч направил на белую дверь. Получилась вот такая радуга.

Опыт 5.

Цель: получение радуги в домашних условиях при помощи компакт –диска.

Оборудование: компакт –диск, источник света – луч фонарика.

Радугу вполне можно увидеть, используя диск. Это происходит из-за того, что его поверхность имеет огромное количество бороздок, которые исполняют роль маленьких призм. Взять диск и разместить его так, чтобы на него попал луч света от фонаря. Если наклонять диск в разные стороны, можно получить как радужную полоску, так и круговую радугу.

Опыт 6

Цель: получение радуги в домашних условиях при помощи мыльных пузырей.

Оборудование: мыльные пузыри, источник света – солнечные лучи.

Встав перед окном перед яркими солнечными лучами, я надувал мыльные пузыри. На мыльной плёнке  можно увидеть полосы цветов как у радуги.

Народные приметы

1.Если больше зеленого цвета - будут дожди, желтого- хорошая погода, красного- ветер и засуха.

2.Там, где радуга «набирает» воду, прольётся дождь.

3. Утренняя радуга сулит пасмурный день, а вечерняя- погожий.

4. Радуга зимой - редкость, и сигнализирует о надвигающемся морозе или снеге.

5. Если цветная дуга показалась на востоке, то жди хорошей погоды, если на западе, то дождя.

6. Радуга вдоль реки к сильному дождю, а поперек к ясной погоде.

7. Радуга видна на протяжении долгого времени- несколько дней будет плохая погода.