Радуга в природе

Тут, если солнце блеснет во мгле непогоды лучами Прямо против дождя, из тучи кропящего капли, Радуги яркой цвета появляются в облаке черном. Лукреций

Радуга в природе

Выполнила: ученик 9 кл

Филюк Павел

Руководитель: учитель физики

Филюк О.В

2014 г..

Проблема:

Что такое радуга?

Цель :

Задачи :

Выяснить физическую сущность природного явления

• Выяснить, как возникает и когда появляется радуга.
• Узнать представление о физике возникновения радуги.
• Рассмотреть влияние размеров капель на вид радуги.

Все цветы лесов зеленых,

Все болотные кувшинки,

На земле когда увянут,

Расцветают снова в небе.

(Г. Гонфелло.)

Наверное, нет человека, который бы не любовался радугой.

Это великолепное красочное явление издавна поражало воображение людей. О радуге слагались легенды, ей приписывали удивительные свойства.

У древних греков богиня радуги Ирида выступала как посредница между богами и людьми, передававшая людям волю богов. Глядя на радугу, древние греки верили, что она соединяет небо и землю.

По мнению древних эстов, радуга наполняла водой истощенные после дождя облака; вода по радуге якобы поднималась из озера или реки в небеса.

Любуясь радугой, древние индейцы думали о цветах, которые увяли на земле и вновь расцвели на небе.

Древние арабы считали её луком бога света Кузаха. После победы над силами тьмы, не пускавшим солнце на небо, Кузах вешал радугу- дугу на облака.

У славянских народов радуга, появляющаяся на небе после благодатного дождя, олицетворяла победу бога-громовержца Перуна, поразившего молниями духа зла.

Радуга -добрая предвестница. Если она появилась, значит, проглянуло солнце; напоивший посевы дождь, сделав доброе дело, теперь окончится, настанет хорошая погода.

К тебе я, солнце, обращусь спиною;

На водопад сверкающий, могучий

Теперь смотрю я с радостью живою,-

Стремится он, дробящийся, гремучий .

Слово «радуга» содержит старославянский корень «радь», что означает «веселый». В старославянском языке есть наречие «радоштами», и означающее «радостно». И в наши дни в некоторых местностях на Украине радугу называют «веселкой». А многие люди «расшифровывают» слово «радуга» как «райская дуга».

Поэты неоднократно обращались к радуге. Ощущение радости, вызываемое радугой, хорошо передано, например, в стихотворении Гете. Поэт любуется радугой, возникшей на фоне струй водопада, и сравнивает красочность человеческой жизни с красочностью радуги .

Конечно, не только о хорошей погоде думали люди, любуясь радугой. С радугой издавна связывались представления о благополучии, о счастье. Существовало поверье, будто в том месте, где радуга как бы уходит одним из своих концов в землю, можно откопать горшок с золотом. А чтобы до окончания жизни быть счастливым и удачным во всех делах, достаточно хотя бы раз пройти под радугой босиком. Жаль вот только, что никому ещё не удавалось пройти под радугой, никто не смог подойти к её основанию.

Радуга действительно неуловима и недолговечна, но, увы, ощущение это мимолетно. Оно дарит мечту о счастье, но счастье это оказывается недостижимым.

Многократно наблюдая радугу, люди естественно, давно пытались понять физику её возникновения.

Откуда берется удивительный красочный свет, исходящий от дуг радуги?

Все радуги — это солнечный свет, разложенный на компоненты и перемещенный по небосводу таким образом, что он кажется исходящим от части небосвода,

противоположной той, где находится Солнце.

В 1571 г. Фличер из Бреслау опубликовал работу, где утверждал, что наблюдатель видит радугу в результате попадания в его глаз световых лучей, каждый из которых испытывал двукратное преломление в одной капле дождя и последующее отражение от другой капли дождя.

В начале 17 века итальянец Антонио Доминико предложил иной вариант прохождения светового луча к наблюдателю. Он утверждал, что достаточно рассмотреть одну каплю дождя. Изображение радуги формируется в результате того, что световой луч испытывает в капле дождя двукратное преломление и одно отражение.

Научное объяснение радуги впервые дал Репе Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя. В то время еще не была открыта дисперсия — разложение белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.

Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, 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».

В «Лекциях по оптике» Ньютона обобщены полученные ранее результаты и дано следующее исчерпывающее объяснение возникновения радуги: «Из лучей, входящих в шар, некоторые выходят после одного отражения, другие после двух отражений; есть лучи, выходящие после трех и даже большего числа отражений. Поскольку дождевые капли очень малы относительно расстояния до глаза наблюдателя, так что физически могут считаться за точки, то не стоит совсем рассматривать их величины, а только углы, образуемые падающими лучами с выходящими. Там, где эти углы наибольшие или наименьшие, выходящие лучи более сгущены. Так как различные роды лучей составляют различные наибольшие и наименьшие углы, то лучи, наиболее плотно собирающиеся у различных мест, имеют стремление к проявлению собственных цветов.

Несмотря на то, что теория радуги Декарта — Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги: положение главных дуг, их угловые размеры, расположение цветов в радугах различных порядков.Для объяснения радуги мы пока и ограничимся теорией Декарта — Ньютона, которая подкупает своей удивительной наглядностью и простотой .

Цель: пронаблюдать разложение белого света на спектр.

Оборудование : источник света, призма, экран, линза, осветитель.

Вывод: белый свет сложный. Он состоит из составляющих, которым соответствуют разные цвета. В виду того, что составляющие белого света обладают различием в своих свойствах, они по разному взаимодействуют с веществами. Для каждой составляющей белого света показатель преломления имеет свое значение. Наибольший показатель преломления имеют лучи, соответствующие красному цвету.

Радуга, оптическое явление в атмосфере, наблюдаемое при дожде, когда лучи солнца преломляются через пелену дождевых капель; на небосклоне появляется окрашенная в цвета спектра дуга, причем наружная сторона - в красный, а внутренняя - в фиолетовый цвет.

У радуги семь цветов , чередующиеся

в следующем порядке :

Красный Оранжевый Желтый Зеленый Голубой Синий Фиолетовый

Всегда мне мало… Пусть в мгновенье это

Все семь цветов я вижу без труда,-

Но все ж невольно жду восьмого цвета,

Который в детстве снился иногда.

В. С. Шефнер .

.

Вернем к описанию радуги.

Нередко над основной радугой возникает еще одна ( дополнительная) радуга – более широкая и размытая.

Цвета в дополнительной радуге чередуются в обратном порядке: от фиолетового ( внешний край) до красного ( внутренний край). Между красными краями основной и дополнительной радуг находится темноватая полоса. Её называют Александровой полосой – по имени жившего во 2 в. греческого философа Александра, подметившего эту особенность двойной радуги.

Особенно яркая, праздничная радуга возникает после шумной летней грозы ( или во время грозы). При моросящем дождике цветовая краска радуги становится бледной. В этом случае радуга может превратится в белесый полукруг.

Особенно яркая, праздничная радуга возникает после шумной летней грозы ( или во время грозы). При моросящем дождике цветовая краска радуги становится бледной. В этом случае радуга может превратится в белесый полукруг.

• Появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу.

• Возникает, когда солнце освещает завесу дождя.

• Появляется при условии, когда угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса.

Итак, пусть параллельный пучок солнечных лучей падает на каплю.

Ввиду того что поверхность капли кривая, у разных лучей будут разные углы падения. Они изменяются от 0 до 90°. Преломившись под углом преломления, луч входит в каплю. Часть энергии луча, преломившись, выходит из капли, часть, испытав внутреннее отражение, идет внутри капли. В принципе луч может испытывать любое число внутренних отражений, а преломлений у каждого луча два — при входе и при выходе из капли. 

Диаметр капли

Цвет

1…2 мм

Яркий фиолетовый и зеленый цвета, красная дуга, голубая едва заметна.

0,5 мм

Слабый красный цвет.

0,2 мм

Красный цвет исчезает.

0,08…0,1 мм

Сохраняется ярким лишь фиолетовый цвет,радуга исчезает и бледнеет.

0,05 мм

Почти белая радуга.

Оказывается, бывают — в лаборатории. Искусственные радуги создавались в результате преломления света в одной подвешенной капельке дистиллированной воды, воды с сиропом или прозрачного масла. Размеры капель варьировали от 1,5 до 4,5 мм. Тяжелые капли вытягивались под действием силы тяжести, и их сечение в вертикальной плоскости представляло собою эллипс. При освещении капельки лучом гелий-неонового лазера (с длиной волны 0,6328 мкм) появлялись не

только первая и вторая радуги, но и необычайно яркие третья и четвертая, с центром вокруг источника света (в данном случае лазера). Иногда удавалось получать даже пятую и шестую радуги.

Итак, одна капелька создала столько радуг! Правда, эти радуги не были

радужными. Все они были одноцветными, красными, так как образованы не белым источником света, а монохроматическим красным лучом.

1. Л.В.Тарасов. «Физика в природе» М.: Просвещение, 1988.

2. Л.Эллиот. «Физика» М.: Наука, 1995.

3. «Физический энциклопедический словарь» М.: Советская энциклопедия, 1985.

4. Я.И.Перельман. «Занимательная физика» М.: Наука, 1991. 

Радуга в природе

Как это прекрасно. Неправда ли?