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.

Инструкция

Как установил Ньютон, белый световой луч получается в результате взаимодействия лучей разного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Каждый цвет характеризуется определенной длиной волны и частотой колебаний. На границе прозрачных сред скорость и длина световых волн изменяются, частота колебаний остается прежней. Каждый цвет имеет свой собственный коэффициент преломления. Меньше всего от прежнего направления откланяется луч красного цвета, чуть больше оранжевый, затем желтый и т.д. Наибольший коэффициент преломления имеет фиолетовый луч. Если на пути светового луча установить стеклянную призму, то он не только отклонится, но и распадется на несколько лучей разного цвета.

А теперь . В природе роль стеклянной призмы выполняют дождевые капли, с которыми сталкиваются солнечные лучи при прохождении через атмосферу. Поскольку плотность воды больше , световой луч на границе двух сред преломляется и разлагается на составляющие. Далее цветовые лучи движутся уже внутри капли до столкновения с ее противоположной стенкой, которая также является границей двух сред, и, к тому же, обладает зеркальными свойствами. Большая часть светового потока после вторичного преломления будет продолжать движение в воздушной среде за каплями дождя. Некоторая же его часть отразится от задней стенки капли и выйдет в воздушную среду после вторичного преломления на передней ее поверхности.

Процесс этот происходит сразу во множестве капель. Чтобы увидеть радугу, наблюдатель должен стоять спиной к Солнцу и лицом к стене дождя. Спектральные лучи выходят из дождевых капель под разными углами. От каждой капли в глаз наблюдателя попадает только один луч. Лучи, выходящие из соседних капель сливаются, образуя дугу. Таким образом, от самых верхних капель в глаз наблюдателя попадают лучи красного цвета, от тех, что ниже – оранжевого и т.д. Сильнее всего откланяются фиолетовые лучи. Фиолетовая полоска будет нижней. Радугу в форме можно видеть, когда Солнце находится под углом не более чем 42° относительно горизонта. Чем выше поднимается Солнце, тем меньше размеры радуги.

Вообще-то, описанный процесс несколько сложнее. Световой луч внутри капли отражается многократно. При этом может наблюдаться не одна цветовая дуга, а две – радуга первого и второго порядка. Внешняя дуга радуги первого порядка окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый. У радуги второго порядка наоборот. Выглядит она обычно на много бледнее первой, поскольку при многократных отражениях интенсивность светового потока уменьшается.

Значительно реже в небе могут наблюдаться три, четыре и даже пять цветных дуг одновременно. Подобное наблюдали, например, жители Ленинграда в сентябре 1948 года. Это объясняется тем, что радуга может возникать также и в отраженных солнечных лучах. Такие многократные цветовые дуги могут наблюдаться над обширной водной поверхностью. При этом отраженные лучи идут снизу вверх,

Ответ известен: это разноцветная полоса в форме дуги, которая иногда появляется на фоне неба. Радуга – явление одновременно оптическое, атмосферное и погодное. Оно возникает, когда воздух насыщен мельчайшими каплями воды и сквозь них проходит свет.

Случается это после или во время дождя, тумана или в ясную погоду возле бурлящей реки, фонтана, поливальной машины.

Почему радуга цветная?

Радуга состоит из лучей света. Откуда берётся их разноцветность? Мы-то видим свет белым. На самом деле солнечный свет состоит из частиц, которые колеблются с разной частотой. Её наш мозг (благодаря глазам) и различает как цвета. К примеру, лучи с высокой частотой колебаний мы воспринимаем как красные, с низкой – фиолетовые. В общем потоке лучи разных частот перемешаны, и свет кажется белым.

Когда он проходит через капли воды, висящие в воздухе, он меняет направление – преломляется. Причём, разные его лучи преломляются под разными углами: красные под небольшим, а, скажем, фиолетовые – под большим углом. И на выходе из капель «белый» свет распадается на спектр – лучи с разной окраской. Их мы и видим как радугу.

Похожая картинка получается, когда переливается разными цветами плёнка бензина на луже или мыльный пузырь.

Отчего радуга после дождя видна не всегда?

Чтобы родилась видимая радуга, нужно, чтобы поток света был достаточно сильным. В пасмурную погоду радуги не увидать.

При этом свет должен быть перед глазами, а не позади головы. Обычно одни люди видят радугу, а другие – одновременно с первыми – её не видят. Почему? Если солнце спиной, то вы будете видеть свет до того, как он прошёл через капли и заиграл спектром.

Когда солнце стоит слишком высоко, то его лучи после преломления не попадают в глаза. Чем выше солнце – тем дуга радуги меньше. Поэтому радугу не видно в полдень, а чаще её наблюдают в утренние часы или под вечер.

Зато когда вы поднимаетесь (к примеру, по лестнице), всё больше и больше световых лучей попадает в глаза, и радуга растёт. А пассажиры летящего авилайнера видят в иллюминаторы не радужную дугу, а полный круг!

Сколько в радуге цветов?

Не надо улыбаться – вопрос не так глуп, как кажется.

Конечно, мы привыкли, что цветов этих семь, но это дань традиции. Она идёт от Исаака Ньютона. В опытах он показал, откуда берётся спектр. Великий учёный насчитал в радуге пять цветов – красный, желтый, зелёный, голубой и фиолетовый. Однако цифра ему не очень понравилась.

Магическим числом считалась семёрка (семь дней недели, семь чудес света, седьмое небо, семь смертных грехов и т.д.). «Присмотревшись» к радуге, Ньютон добавил спектру два оттенка – оранжевый и индиго (сине-фиолетовый), и цветов стало семь.

А вот древние русичи были уверены, что в ней лишь четыре цвета — червеный, синий, зелёный и багряный. Японцам радуга видится шестицветной – у них зелёный считается разновидностью синего. Короче, у разных народов число радужных цветов колеблется от девяти до двух (светлого и тёмного).

Спрашивать, сколько их «на самом деле», смысла нет – цвета спектра незаметно переходят друг в друга и условно разделять его можно на сколько угодно полос.

Как запомнить порядок цветов в радуге?

Ну, это совсем легко. Мы их помним по первым буквам слов в нехитрой фразе: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). Есть и современный вариант: «Каждый оформитель желает знать, где скачать «Фотошоп».

У англичан фраза про «фазана» выглядит покороче: Run off you girls – boys in view («бегите, девчонки – мальчишки появились»).

Есть вариант посерьёзней: Richard of York gave battle in vain («Ричард Йоркский дал бой напрасно»). Обратите внимание на набор цветов: red, orange, yellow, green, blue, indigo, violet – англичане сохранили «индиго»! Что поделаешь, в их языке голубой и синий цвета обозначаются одинаково.

Как получить радугу дома?

Увидеть полноценную радугу от пола до потолка вам не удастся. Но всё же…

1. Возьмите CD-диск, поставьте под солнечный свет и меняйте угол наклона. Так нетрудно получить на диске яркие радужные пятна, полосы или круг по его краю.

2. В солнечный день поставьте миску с водой на подоконник или столик у окна. На дно её положите зеркало. Взяв в руку , двигайте его и зеркало так, чтобы на бумагу попал поток лучей, отражённый зеркалом. Свет от него, проходя слой воды, будет разлагаться на спектр. На бумаге появится кусочек радуги.

Анкудинова Валерия

Скачать:

Предварительный просмотр:

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Верхнедубровская средняя общеобразовательная школа»

Чудесное явление природы – радуга-дуга

реферат

Исполнитель: Анкудинова Валерия, ученица 3в класса,

Руководитель: Малых Е.И., учитель начальных классов первой кв. категории

Верхнее Дуброво, 2013

Введение

Радуга – одно из самых красивых природных явлений. Как-то раз я услышала сказку, и в ней говорилось, что в месте, где заканчивается радуга, находятся сокровища. Многие пытались их найти, но всё безрезультатно.

Среди ярчайших явлений природы радуга одно из самых красивых. Какое из природных явлений может сравниться по красоте с радугой? Возможно полярное сияние, вот только его видели совсем не много человек. Пройдет гроза, и на небе вспыхивает радуга. Иногда можно увидеть сразу две радуги. Вторая, как правило, значительно бледнее первой, а цвета в ней идут в обратном порядке. 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.

Взрослые не так воспринимают радугу, как дети. Для детей радуга – это волшебство, а для взрослых – это воспоминания о детстве и радости.

Тогда я решила узнать всю историю происхождения радуги.

Какое же это разноцветное чудо природы? Как образуется радуга? А можно ли наблюдать эту красоту дома? Какие еще существуют радуги?

Эти вопросы заинтересовали меня. А эта тема стала мне интересна потому, что не многие знают, как образуется радуга. Чтобы ответить на все возникшие вопросы, я решила провести исследовательскую работу.

Исследуя эту загадку природы, я смогу дать точный ответ на поставленные мною вопросы.

Цель моей работы: узнать причину появления радуги.

Поставленные мною задачи :

Узнать, кто раскрасил радугу.
Узнать историю изучения радуги.

Объектом исследования является природное явление радуга.

Предмет исследования – понятие «радуга» как природное явление.

Что такое радуга?

Есть несколько версий того, откуда произошло слово радуга. Самое распространенное, что слово «радуга» произошло от "райдуга", что в переводе с украинского языка означает «пестрая дуга».

Для того, чтобы узнать причину возникновения радуги, я начала с изучения литературы. В толковых словарях даны понятия радуги:

Радуга – это разноцветная дуга на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.
Радуга - это атмосферное явление, наблюдаемое во время или после дождя.

Радуга - одно из самых красивых явлений природы, и люди уже давно задумывались над ее природой. Даже Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину радуги.

Я узнала, 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.

Как появляется радуга?

После жаркого душного дня сгустились тучи, и полил дождь. Когда он прекратился, над горизонтом засверкало заходящее солнце. И в это время под тёмной уходящей тучей, словно гигантская дуга, изогнутая к земле, появилась радуга: семь чистых цветов, незаметно переходящих один в другой – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

Почему в воздухе возникло такое чудо? А причина этому – солнечный свет, как будто бы белый, а на самом деле состоящий из семи цветов. Когда лучи солнечного света проходят через воздух, мы видим их, как белый свет. Но вот на их пути встретилась дождевая капля. А капля по форме близка к призме – геометрической фигуре.

Когда луч солнечного света проходит через стеклянную призму или через каплю, составляющие его лучи отклоняются на неодинаковые углы. Меньше всего отклоняются лучи красного цвета, больше всего – фиолетового. Белый луч распадается на составные лучи, и на стене за призмой появляется красивый разноцветный зайчик, а на небе – радуга.

Наружный край изогнутой полосы радуги обычно оказывается красным. За ним следуют к внутреннему краю другие цвета радужного спектра, вплоть до синего и фиолетового.

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.

Радуга появляется только во время ливня, когда идёт дождь, и одновременно светит солнце. Находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождём (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть!

Солнце посылает свои лучи, которые, попадая на капельки дождя, создают спектр. Солнце, ваши глаза и центр радуги должны находиться на одной линии.

Если солнце высоко в небе, провести такую прямую линию невозможно. Вот почему радугу можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру. Утренняя радуга означает, что солнце находится на востоке, а дождь идёт на западе. При послеобеденной радуге солнце расположено на западе, а дождь – на востоке.

Чтобы запомнить последовательность цветов в радуге, люди придумали специальные простые фразы. В них первые буквы соответствуют первым буквам названий цветов:

К ак о днажды Ж ак- з вонарь г оловой с ломал ф онарь.
К рот о вце, ж ирафу, з айке г олубые с шил ф уфайки.
К аждый о хотник ж елает з нать, г де с идит ф азан.

Какие бывают радуги?

В ходе исследования я узнала, что на земле бывают разные радуги.

Красная…

Красная радуга появляется в небе только на закате и является последним аккордом радуги обыкновенной. Иногда она бывает чрезвычайно яркой и остается видна даже через 5-10 минут после захода солнца. При закате лучи проходят сквозь воздух более длинный путь, а так как показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), то красный свет меньше отклоняется при преломлении. Когда Солнце опускается за горизонт, радуга сначала теряет самые короткие – фиолетовые- волны. Они рассеиваются сразу. Потом исчезают синие, голубые, зеленые, желтые … Остается самая стойкая – красная дуга..

Белая…

Почему же радуга кажется нам белой? Дело в размере капель, от которых отражаются солнечные лучи. Белая радуга появляется в туманную погоду. Размеры частичек тумана настолько малы, что отдельные цветные полосы, на которые распадается при преломлении солнечный луч, расходятся в стороны не широким разноцветным веером, а едва-едва раскрывшимся. Краски как бы налагаются друг на друга, и глаз уже не различает цветов, а видит лишь бесцветную светлую дугу-белую радугу.

Лунная…

Ночью, когда высоко в темном, обязательно темном, небе висит полная, обязательно полная, луна и при этом напротив луны идет дождь, может посчастливиться увидеть ночную радугу! Условий для ее появления достаточно много, поэтому мы видим лунную радугу мы редко. Редко, но можно! И она тоже будет казаться нам белой. Хотя на самом деле вполне разноцветная.

Дело в том, что наше зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторы глаза – «палочки»- почти не работают, вот лунная радуга и выглядит белесой.

Огненная…

Огненная радуга – один из самых редких атмосферных феноменов. Она образуется из-за прохождения света через легкие перистые облака и возникает только тогда, когда солнце находится очень высоко в небе…

Получается, что загадочный небесный «огонь» рождается изо льда! Ведь перистые облака расположены очень высоко над землей, где в любое время года очень холодно, а потому и состоят они из плоских ледяных кристалликов!

К сожалению, такое, мягко говоря, совпадение – шестиугольные кристаллы, перистые облака и высоко стоящее солнце – случается не часто. Потому-то огненная радуга относительно редкое и уникальное явление.

«Смайлик» в небе перевернутая радуга (иначе ее называют околозенитной) является разновидностью огненной радуги и встречается еще реже. Дополнительно к условиям появления огненной радуги для ее появления радужного смайлика в небе необходимо, чтобы центр ее дуги находился в точке зенита, расположенном выше Солнца приблизительно на 46°. околозенитная радуга очень яркая, с обратным расположением цветов спектра: фиолетовый наверху, красный внизу.

Исследование Ньютона

Интересно, а пытался ли кто-нибудь в истории человечества познать природу радуги?

Ответ на этот вопрос я нашла в Интернете.

Несмотря на то, что теория радуги Декарта–Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги, в том числе расположение цветов.

Итак, мы выяснили, что радуга круглая. Кроме того, она многослойная. Проходя через каплю, белый солнечный луч превращается 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., внутренняя - фиолетовая.

Легенды народов мира

Люди давно задумывались над природой этого красивейшего явления. Человечество связало радугу с множеством поверий и легенд.

В древнегреческой мифологии, например, радуга – это дорога между небом и землёй, 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 дождём.

Суеверные люди считали, что радуга является дурным знаком. Они считали, что души умерших переходят в потусторонний мир по радуге, и, если появлялась радуга, это означало чью-то близкую кончину.

Радуга также фигурирует во многих народных приметах, связанных с предсказанием погоды. Например, радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и пологая – плохую.

Заключение

Выполнив эту работу, я убедилась, 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 узнала, как благодаря Ньютону были разрушены вековые представления о происхождении цветов.

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.