Исследовательская работа "Кто раскрасил радугу?"

Исследовательская работа

Тема:

Кто раскрасил радугу?

Оглавление

Введение

Пожалуй, нет человека, который не любовался радугой. Раньше мне казалось, что волшебник – невидимка нарисовал этот красочный мост.

Как-то раз я услышала сказку, в которой говорилось, что в месте, где заканчивается радуга, находятся сокровища. Многие пытались их найти, но всё безрезультатно.

Радуга. Слово-то красивое, а сама «радуга» - действительно «радостная дуга». Многоцветная дуга. Отшумел и ушёл прочь летний дождь, время, как правило, послеобеденное. Из-за туч выбралось солнце - и тотчас на листьях тополей и клёнов, лип и берёз заискрились водяные капли, а через небосвод от края до края перекинулась радуга. И естественны вопросы: Почему бывает радуга? Кто раскрасил радугу? Мы решили провести исследование и ответить на возникшие у нас вопросы.

Актуальность темы нашего исследования заключается в том, что каждый человек любуется радугой, но редко кто задумывается над физической природой этого природного явления.

Отсюда следует цель исследования: выяснить причину многоцветия радуги.

Задачи исследования:

провести опрос среди учащихся с целью выявления знаний по данной теме;

изучить литературу по теме исследования;

провести ряд опытов для получения радуги в домашних условиях;

подготовить и провести беседу и презентацию для учащихся начальных классов по теме исследования.

Объект исследования – природное явление – радуга

Исходя из наших наблюдений, мы выяснили, что радугу можно увидеть не только на небе, но и вблизи, где есть капли воды, освещенные солнцем, например в фонтане, мы выдвинули гипотезу исследования, которая заключается в предположении о том, что многоцветие радуги зависит от солнечных лучей, освещающих капли дождя или воды.

Методология исследования:

-изучение литературы по теме исследования;

-анкетирование;

-наблюдение;

-опыты для подтверждения гипотезы

Провели опрос среди учащихся начальных классов, который показал, что большинство учащихся не знают причины окраски радуги либо дали неправильное объяснение. Проведенный опрос подтвердил актуальность нашего исследования и необходимость в его продолжении.

Основная часть

1. Теоретические основы физической природы радуги

Советский энциклопедический словарь под редакцией А.М. Прохорова дает следующее объяснение: радуга – разноцветная дуга на небосводе. Наблюдается, когда Солнце освещает завесу дождя, расположенную на противоположной от него стороне неба. Объясняется преломлением, отражением света в каплях дождя.

В Толковом словаре живого великорусского языка В. Даль дает следующее значение радуги - «радуга — претерпевшее изменение слово «райдуга», или Божья дуга».

В словаре русского языка С.И. Ожегова мы нашли следующее определение: радуга – разноцветная дугообразная полоса на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.

Из других источников мы узнали, что в прежние времена, когда люди ещё очень мало знали об окружающем их мире, радугу считали «небесным знамением». Так, древние греки думали, например, что радуга — это улыбка богини Ириды. По славянским поверьям, радуга, подобно змею, пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём. В Болгарии известно также представление о том, что радуга — это «пояс Господа, который он полощет во время дождя или сушит после дождя».

В древности появлениям радуги на небе придавали мистический смысл.

Увидеть радугу считалось хорошим предзнаменованием, проехать или пройти под ней сулило счастье и успех. Двойная радуга, как говорили, приносит удачу и исполняет желания.

В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, и является символом союза Бога и человечества (в лице Ноя) о том, что потопа никогда больше не будет (Быт.9:13-17).

На первый взгляд радуга это что-то простое, на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы.

Попытки научно объяснить явление радуги принадлежат хорватскому ученому и архиепископу в 1611 году Марку Доминису, который объяснил образование радуги преломлением и отражением солнечных лучей в каплях дождя. Для своего времени такое объяснение было значительным прогрессом в понимании физических механизмов формирования радуги.

В 1635 г. Рене Декарт так же объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.

Декарт

В своем труде "Метеоры" в главе "О радуге" Декарт пишет: «…она зависит от того, каким образом лучи света действуют на эти капли, а от них достигают нашего глаза»

Рисунок из работы Р. Декарта, поясняющий наблюдение радуги.

Правильное научное объяснение радуги было дано после того, как была разгадана природа белого света.

Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, как преломляются цветные лучи в каплях дождя.

Ньютон

Статья из энциклопедии для детей «Что такое? Кто такой?» рассказала нам о том, как Ньютон объяснил, почему стеклянная призма разлагает белый свет. Оказывается, солнечные лучи, проходя через призму, отклоняются от своего первоначального направления, они, как говорят, преломляются. При этом различные цветные лучи, входящие в состав белого света, преломляются в призме по-разному — одни больше, другие меньше. Меньше всего преломляются красные лучи, сильнее всего — фиолетовые. Благодаря различному преломлению цветные лучи и становятся видимы, когда белый солнечный луч пройдёт через призму.

Призма как бы разделяет цветные лучи друг от друга. В других стёклах, например в обычном оконном, цветные лучи преломляются одинаково, и мы видим поэтому тот же белый свет.

Многоцветную полосу разложенного белого света называют спектром.

Потом Ньютон доказал обратное: все цвета спектра, взятые в правильном соотношении, смешиваясь дают белый цвет.

После открытия спектральных цветов стало ясно, что и в небесной радуге мы наблюдаем солнечные лучи, разложенные в спектр.

Но каким же путём это происходит в природе? Что здесь заменяет стеклянную призму?

Оказывается, радуга возникает в тех случаях, когда лучи солнца преломляются и отражаются в каплях дождя, которые и играют роль призмы. Вот как это происходит в простейшем виде. Лучи солнечного света падают на каплю воды. Входя в каплю, они изменяют своё направление, преломляются и при этом разлагаются на цветные лучи. Цветные лучи, пройдя через каплю, отражаются от её внутренней противоположной части и снова проходят через каплю воды. Выходя из капли, цветные лучи преломляются ещё раз и попадают в глаз наблюдателя. При этом, как и в стеклянной призме, более всего отклоняются от своего первоначального направления фиолетовые лучи видимого спектра, а менее всего — красные. Такое преломление лучей солнечного света происходит одновременно во множестве капель.

Так образуется радуга, которая видна до тех пор, пока дождевые капли падают достаточно часто и равномерно.

Яркость радуги зависит от количества капелек воды в воздухе и от их размеров. Установлено, что чем крупнее капли, тем ярче радуга. Вот почему радуга особенно ярка во время кратковременного летнего дождя, когда на землю выпадают частые крупные капли. Замечено также, что в зависимости от величины капелек изменяется и вид радуги — меняется яркость и ширина её отдельных полос.

Вообще, чем меньше величина капелек воды, дающих явление радуги, тем белесоватее оттенки радужных цветов, а также тем шире радужная полоса. Таким образом, по виду радужных полос на небе можно определять величину дождевых капель.

Когда Солнце находится на горизонте, мы видим радугу в виде полного полукруга. По мере подъёма Солнца радуга постепенно уменьшается в размерах, опускаясь к горизонту.

Таким образом, с земли нельзя увидеть радугу более чем в половину окружности. Но если подняться над землёй, то можно увидеть и почти полный круг радуги.

1. Практическое обоснование многоцветия радуги

Исходя из теоретических исследований, описанных выше, мы провели практическое исследование радуги. Для этого мы провели ряд опытов.

Во-первых, нам пришлось обратиться за консультацией к учителю физики, которая нам порекомендовала рассмотреть спектр через спектроскоп прямого зрения - прибора для разложения сложного света и наблюдения спектров. В статье учебного пособия по физике мы выяснили, как происходит это явление в данном приборе.

Затем мы рассмотрели дисперсию через трехгранную призму на экране. Узкий поток света был направлен на экран при помощи диапроектора, была спроектирована на экран щель. Мы посмотрели на эту щель через трехгранную призму, в результате чего мы увидели спектр.

Во-вторых, мы провели опыт, доказывающий то, что белый свет состоит из разноцветных лучей. Картонный круг разделён на семь частей, и части покрашены в основные спектральные цвета. Если такой круг быстро вращать, то разноцветные полоски сливаются в одно беловато-серое пятно. Получается это по той причине, что зрительные впечатления от различно окрашенных частей круга, попадая на сетчатку глаза, накладываются при быстром вращении круга одно на другое, и, таким образом, как-бы смешиваются между собой. Сероватым, а не чисто белым мы видим такой круг потому, что очень трудно покрасить отдельные части круга так, чтобы они в точности соответствовали спектральным цветам природной радуги.

В третьих мы провели опыт, используя пульверизатор, наполненный водой, имея источник света - солнце. Создали облако падающих в воздухе капель и на них наблюдаем радугу. Условия такого опыта вполне соответствует природным, однако, получить требуемое облако совсем не просто. Такое явление можно наблюдать, гдядя на фонтан.

Следующий опыт заключался в том, что в солнечный день поставили около окна таз с водой и опускали в него зеркало на подставке, так что угол между ним и поверхностью воды должен составлять 25°. Зеркальце «поймало» луч света, и в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на стене и на потолке возникла радуга. Этот опыт мы проводили и вечером: тогда источником света выступила настольная лампа. Спектр получился в затемненном помещении.

Заключение

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что окраска радуги зависит от того, что солнце посылает свои лучи, которые, попадая на капельки дождя, преломляются, тем самым создают спектр. Радуга состоит из семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового, которые, как считается, впервые выделил Исаак Ньютон.

Таким образом, наша гипотеза нашла свое подтверждение.

Использованная литература

1. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров – 3-изд.-М.: Сов. энциклопедия, 1985 г.

2. В. Даль. Толковый словарь живого великорусского языка. – Русский язык. М.- 1999 г

3. Ожегов С.И. Словарь русского языка: 70000 слов / Под ред. Н.Ю. Шведовой.- 22-е изд. – М.:Рус.яз., 1990г.

4. Б. Арапович, В. Маттелмяки Детская Библия. Библейские рассказы в картинках. Изд. Институт перевода Библии, Стокгольм, 1991

5. Что такое? Кто такой? (спутник любознательных) Книга 2. Издательство «Просвещение», 1968г.

6. Отчего и почему. Познавательный журнал для детей младшего и среднего школьного возраста № 5, 2012г.

7. Кабардин О. Ф. Физика: Справ. материалы: учеб. пособие для учащихся.- 3-е изд. – М.: Просвещение, 1991 г.

8. Интернет – ресурсы:

картинка радуги, сайт Детский мир//http:alokia.detsky-mir.com

картинка Радуга//www.anypics.ru

картинки радуги//www.citatyi.ru

12