Что такое радуга на самом деле. Отчего бывает на небе радуга

Кто не видал радуги? Это красивое небесное явление наблюдается при дожде и всегда привлекает наше внимание. Часто думают, что яркая многокрасочная радуга появляется лишь перед окончанием дождя. Это неверно. Нередки случаи, когда радуга появляется и перед началом дождя. Можно наблюдать радугу и независимо от дождя. Посмотрите, например, на брызги воды у фонтана, освещенные солнцем, и вы заметите в них маленькую радугу, подобную небесной. Чтобы увидеть такую радугу, надо встать спиной к солнцу.

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.

Попытки научно объяснить явление радуги жестоко преследовались церковниками. В начале XVII века был отлучён от церкви и приговорён к смертной казни учёный Доминис, который пытался объяснить радугу естественными причинами. Он умер в тюрьме, не дождавшись казни, но труп его был всё-таки предан казни и сожжён!
Правильное научное объяснение радуги было дано после того, как была разгадана природа белого света.

Около трёхсот лет назад чешский учёный Марк Марця открыл, что белый солнечный свет является светом сложным. Марци приготовлял различные граненые стёкла и наблюдал, как через них проходит солнечный свет. Однажды Марци взял для опыта кусок стекла в виде клина - стеклянную призму - и поставил её на пути тонкого луча солнечного света в тёмной комнате. Результат был неожиданный: на стеке комнаты, там, где должен был упасть солнечный луч, прошедший через стеклянную трёхгранную приему, появилась многоцветная радужная полоса. Она была подобна небесной радуге - различные цвета в полоске на стене располагались в том же порядке, что и в небесной радуге, переходя друг в друга: за красным цветом шёл оранжевый, затем желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.
Марци понял, что белый свет - это свет сложный; при определённых условиях он разлагается на многие цветные лучи, образуя радужные полосы.

Позднее английский учёный 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, цзетные лучи преломляются одинаково, и мы видим поэтому тот же белый свет.
Многоцветную полосу разложенного белого света называют спектром.

То, что белый свет состоит из разноцветных лучей, доказывается и таким опытом. Картонный круг разделён на семь частей, как показано на рисунке, 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.

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. 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 (в месте 2) и снова проходят через каплю воды. Выходя из капли в месте 5, 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.

Чтобы увидеть радугу, наблюдателю надо стоять между Солнцем и каплями дождя, в которых происходит преломление солнечных лучей, и спиной к Солнцу. Так как цветные лучи выходят из капли под разными Углами, то ясно, что от каждой капли в глаз наблюдателя может попасть лишь один какой-либо цветной луч. Остальные лучи, идущие из той же капли, наблюдатель не увидит, они пройдут мимо его глаза - выше или ниже.

От самых верхних капель, преломлённые лучи от которых ещё увидит наблюдатель, будут падать в глаза наблюдателя лишь красные лучи - ведь они отклоняются при преломлении меньше всех. От капель, лежащих ниже, в глаз будут попадать уже оранжевые лучи. Капли, лежащие ещё ниже, пошлют в глаза наблюдателя уже жёлтые лучи, и так далее - до фиолетовых включительно. Лучи, отражаемые соседними каплями, сливаются и таким образом наблюдатель видит ряд цветных полос-от верхней красной до фиолетовой нижней.

Но почему же мы видим радугу в виде дуги? И это объясняется довольно просто. Соедините мысленно Солнце со всеми точками, лежащими, скажем, на красной полосе радуги, вы получите конусообразную поверхность, ось которой проходит через глаз наблюдателя (рис. 6). Каждая капля на этой поверхности находится в одинаковом отношении как к Солнцу, так и к наблюдателю. Поэтому от всех этих капель в глаз наблюдателя и попадают одни красные лучи. Сливаясь, они и дают красную дугообразную линию. Такую же линию, но оранжевую, образуют дождевые капли, находящиеся ниже, и так далее.
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. Так, капли диаметром от 0,5 до 1 миллиметра дают радугу с яркими фиолетовой и зелёной полосами и с очень слабой голубой полосой. Когда размеры капелек значительно меньше, в радуге мало заметна красная полоса, а более выделяется жёлтая. Например, капельки диаметром в 0,1 долю миллиметра и несколько меньше дают яркую красивую радугу, несколько более широкую, чем обычно, в которой чистого красного цвета нет совсем. Если в радуге ясно заметна белая полоса, то это означает, что величина капель дождя не превышает 0,03 доли миллиметра.

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.
Мельчайшие капельки воды, образующие туман и облака, радуги уже не дают.

Когда Солнце находится на горизонте, мы видим радугу в виде полного полукруга. По мере подъёма Солнца радуга постепенно уменьшается в размерах, опускаясь к горизонту. Когда Солнце поднимается над горизонтом выше 42 градусов, радуга уходит за горизонт (градус - единица измерения дуг окружностей; дуга в один градус - 7збо часть окружности; диск Луны, для примера, равен ‘/г градуса). Поэтому-то летом в полдень радуги и не бывает видно. Во второй половине дня, при заходе Солнца, снова можно увидеть радугу.

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.

Чаще всего мы видим одну радугу. Однако нередки случаи, когда на небе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна над другой. При этом у другой радуги цвета полос располагаются в обратном порядке - верхняя часть дуги имеет фиолетовую окраску, а нижняя - красную.

Причина этого явления также установлена. Двойная радуга объясняется тем, что солнечные лучи дважды отражаются в каплях, находящихся выше капель, дающих обычную радугу. Таксе двойное отражение света в капле воды изображено на рисунке 8. Сравнивая простое отражение света в капле (см. рис. 5) с двойным его отражением, нетрудно установить, что если при простом отражении в глаз попадает красный луч, то при двойном отражении наблюдатель увидит фиолетовый луч.
Схема образования двойной радуги показана на рисунке

Так как при двойном отражении в капле теряется больше света, яркость второй радуги всегда меньше, она выглядит бледнее.
Наблюдают, правда, довольно редко, и ещё большее число радужных небесных дуг - три, четыре и даже пять одновременно!

Это интересное явление наблюдали, например, ленинградцы 24 сентября 1948 года, когда во второй половине дня среди туч над Невой появилось четыре радуги.
Такое явление происходит благодаря тому, что радуга может возникать не только от прямых солнечных лучей; нередко она появляется и в отражённых лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озёр. Многократные радуги, наблюдаемые на небе одновременно, и вызываются часто этой причиной. Три-четыре такие радуги - обыкновенные и отражённые - опоясавшие небо, создают подчас очень красивую картину.

Так как отражённые от водной поверхности лучи Солнца идут снизу вверх, то радуга, образующаяся в этих лучах, может выглядеть иногда совершенно необычно: «вверх ногами»
И, наконец, расскажем о лунной радуге. Обычно думают, что радуга бывает только днём. На самом деле радуга бывает и ночью, правда, всегда более слабая, и наблюдается она весьма редко. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна. Радуга появляется на небе в стороне, противоположной Луне

Окологоризонтальная дуга.

Известна как “огненная радуга”. Цветные полосы возникают прямо на небосводе в результате прохождения света через кристаллы льда в перистых облаках, покрывая небо “радужной пленкой”. Этот природный феномен очень трудно увидеть, так как и кристаллы льда, и солнечный свет должны оказаться под определенным углом друг к другу, чтобы создать эффект “огненной радуги”

Призрак Броккена.

В некоторых районах Земли можно наблюдать удивительное явление: человек, стоящий на холме или горе, за спиной которого восходит или заходит солнце, обнаруживает, что его тень, упавшая на облака, становится неправдоподобно огромной. Это происходит из-за того, что мельчайшие капли тумана особым образом преломляют и отражают солнечный свет. Свое название явление получило по имени вершины Броккен в Германии, на которой, из-за частых туманов, можно регулярно наблюдать этот эффект.

Околозенитная дуга.

Околозенитная дуга - это дуга с центром в точке зенита, расположенная выше Солнца приблизительно на 46 градусов. Она видна редко и только в течение нескольких минут, имеет яркие цвета, четкие очертания и всегда параллельна горизонту. Стороннему наблюдателю она напомнит улыбку Чеширского Кота или перевернутую радугу.

Туманная радуга.

Туманный ореол похож на бесцветную радугу. Как и обычная радуга, этот ореол образуется путем преломления света через водяные кристаллы. Однако, в отличие от облаков, формирующих обычную радугу, туман, рождающий этот ореол, состоит из более мелких частиц волы, и свет, преломляясь в крошечных капельках, не расцвечивает его.

Глория.

Когда свет подвергается эффекту обратного рассеивания (дифракция света, ранее уже отраженного в водяных кристаллах облака), он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, и образует эффект, получивший название “Глория”. Наблюдать этот эффект можно только на облаках, которые находятся прямо перед зрителем или ниже его, в точке, которая находится на противоположной стороне к источнику света. Таким образом, увидеть Глорию можно только с горы или из самолета, причем источники света (Солнце или Луна) должны находиться прямо за спиной наблюдателя. Радужные круги Глории в Китае еще называют Светом Будды. На этой фотографии прекрасный радужный ореол окружает тень воздушного шара, упавшую на находящееся ниже него облако.

Гало в 22 градуса.

Белые световые окружности вокруг Солнца или Луны, которые возникают в результате преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега, называются гало. В атмосфере присутствуют небольшие кристаллы воды, и когда их грани образуют прямой угол с плоскостью, проходящей через Солнце, того, кто наблюдает эффект, и кристаллы, на небе становится виден характерный белый ореол, окружающий Солнце. Так грани отражают лучи света с отклонением на 22 градуса, образуя гало. В холодное время года гало, образованные кристаллами льда и снега на поверхности земли, отражают солнечный свет и рассеивают его в разных направлениях, образуя эффект под названием “бриллиантовая пыль”.

Радужные облака.

Когда Солнце располагается под определенным углом к капелькам воды, из которых состоит облако, эти капли преломляют солнечный свет и создают необычный эффект “радужного облака”, окрашивая его во все цвета радуги. Своей расцветкой облака, как и радуга, обязаны различной длине волн света.

Лунная дуга.

Темное ночное небо и яркий свет Луны часто порождают явление, именуемое “лунной радугой” - радуга, появляющаяся в свете Луны. Такие радуги располагаются на противоположной от Луны стороне небосвода и чаще всего кажутся абсолютно белыми. Впрочем, иногда их можно увидеть во всей красе.

Паргелий.

“Паргелий” в переводе с греческого - “ложное солнце”. Это одна из форм гало (см. пункт 6): на небе наблюдается одно или несколько дополнительных изображений Солнца, расположенных на той же высоте над горизонтом, что и настоящее Солнце. Миллионы кристаллов льда с вертикальной поверхностью, отражающие Солнце, и образуют это красивейшее явление.

Радуга.

Радуга - самое красивое атмосферное явление. Радуги могут принимать различные формы, общим для них является правило расположения цветов - в последовательности спектра (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Радуги можно наблюдать, когда Солнце освещает часть неба, а воздух насыщен капельками влаги, например, во время или сразу 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. Древние греки верили, что радуга - это мост на небо, а ирландцы считали, что на другом конце радуги находится легендарное золото лепреконов.

Северное сияние.

Свечение, наблюдаемое на небе в полярных областях, называют северным, или полярным сиянием а так же южным - в Южном полушарии). Предполагается, что этот феномен существует также и в атмосферах других планет, например Венеры. Природа и происхождение полярных сияний - предмет интенсивных исследований, и в этой связи были разработаны многочисленные теории.” Полярные сияния, как считают ученые, возникают вследствие бомбардировки верхних слоев атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий геомагнитного поля из области околоземного космического пространства, называемой плазменным слоем. Проекция плазменного слоя вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец, окружающих северный м южный магнитные полюса (авроральные овалы)”.

Конденсационный (инверсионный) след.

Конденсационные следы - это белые полосы, оставляемые в небе самолетами. По своей природе они являются сконденсированным туманом, состоящим из влаги, находящейся в атмосфере и выхлопных газах двигателей. Чаще всего эти следы недолговечны - под воздействием высоких температур они попросту испаряются. Однако некоторые из них спускаются в более низкие слои атмосферы, образуя перистые облака. Экологи считают, что преобразованные таким образом конденсационные следы самолетов оказывают негативное влияние на климат планеты. Тонкие высотные перистые облака, которые получаются из видоизмененных самолетных следов, препятствуют прохождению солнечных лучей и как следствие понижают температуру планеты, в отличие от обычных перистых облаков, которые способны сохранять тепло земли.

След выхлопных газов ракеты.

Воздушные потоки в высоких слоях атмосферы деформируют инверсионные следы космических ракет, а частички выхлопных газов преломляют солнечный свет и окрашивают следы во все цвет радуги. Огромные разноцветные завитки тянутся на несколько километров по всему небу перед тем, как испариться.

Поляризация.

Поляризация - это ориентированность электромагнитных колебаний световой волны в пространстве. Поляризация света возникает, когда свет под определенным углом падает на поверхность, отражается и становится поляризованным. Поляризованный свет также свободно распространяется в пространстве, как и обычный солнечный свет, но человеческий глаз, как правило, не способен уловить изменение цветовых оттенков в результате усиления эффекта поляризации. Этот снимок, сделанный при помощи широкоугольного объектива с поляризационным фильтром показывает, какой интенсивно-синий цвет придает небу электромагнитный заряд. Такое небо мы можем увидеть только через фильтр фотокамеры.

Звездный след.

Невидимый невооруженным глазом “звездный след” можно запечатлеть на фотокамеру. Этот снимок был сделан ночью, при помощи камеры, установленной на штатив, с полностью открытой диафрагмой объектива и более чем часовой выдержкой. На фотографии показано “движение” звездного неба - естественное изменение положения Земли в результате вращения заставляет звезды “двигаться”. Единственная неподвижная звезда - Полярная, которая указывает на астрономический Северный полюс.

Сумеречные лучи.

Сумеречные лучи - расходящиеся пучки солнечного света, которые становятся видны благодаря освещению ими пыли в высоких слоях атмосферы. Тени от облаков образуют темные полосы, а между ними распространяются лучи. Этот эффект наблюдается, когда Солнце находится низко над горизонтом перед закатом или после рассвета.

Мираж.

Оптический эффект, обусловленный преломлением света при прохождении через слои воздуха разной плотности, выражается в возникновении обманного изображения - миража. Миражи можно наблюдать в жарком климате, особенно в пустынях. Ровная поверхность песка вдалеке становится похожей на открытый источник воды, особенно если смотреть вдаль с дюны или холма. Похожая иллюзия возникает в городе в жаркий день, на нагретом лучами солнца асфальте. На самом деле “водная поверхность” - это ни что иное, как отражение неба. Иногда миражи показывают целые объекты, находящиеся на большом расстоянии от наблюдателя.

Столбы света.

Плоские кристаллы льда отражают свет в верхних слоях атмосферы и образуют вертикальные столбы света, словно выходящие из земной поверхности. Источниками света могут являться Луна, Солнце или огни искусственного происхождения.

А это явление, которое жители острова Мадейра, что в Атлантическом океане, наблюдали однажды, не поддается никакой классификации.

Сборник " А знаете ли вы? Статьи для детей".

Для младшего школьного возраста.

Видели ли вы, какая красивая бывает радуга после дождя? А кто знает, что такое радуга и откуда она берётся?
Люди с древних времён задумывались над таким красивым и очень необычным явлением природы. Приписывали этому красивому диву множество легенд и поверий. У древних Греков считалось, что радуга- это мост между землёй и небом, по которому ходит посланница богов Ирида,и спускается с небес к людям. В древнем Китае радугу считали небесным драконом, союзом неба и земли. В некоторых мифах Африки радуга - это змея, которая охватывает Землю кольцом. В древних славянских легендах радуга считалась небесным мостом, по которому ангелы спускаются на землю набрать воды из рек, наливают эту воду в облака, которые потом дарят земле дождь.
Позднее люди научились по радуге предугадывать погоду. Если радуга высокая и крутая- будет хорошая погода, а низкая радуга- к плохой погоде.
Так откуда же берется радуга?
Обратите внимание, что радугу можно наблюдать только перед дождем или сразу после него. И только в том случае, если одновременно с дождем сквозь тучки пробивается солнышко. Что при этом происходит? Лучи Солнца проходят через капельки дождя. А каждая такая капелька работает как стеклянная призма. Она разлагает(делит на части) белый свет Солнца на его составляющие - лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цвета. Чтобы легче запомнить название цветов радуги по- порядку, нужно знать маленький стишок- подсказку. Каждый Охотник Желает Знать Где Сидят Фазаны. Первая буква слова соответствует первой букве названия цвета в радуге. Повторим эти цвета: Красный, Оранжевый, Желтый, Зелёный, Голубой, Синий, Фиолетовый. Причем капельки по- разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют спектром. (рисунок спектра)
Радуга и есть огромный изогнутый спектр. Обычно, мы видим радугу, изогнутую в виде дуги.
Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме прямой цветной полосы? А всё потому, что форма радуги повторяет форму капелек воды, в которых преломляется (отражается и делится на части) солнечный свет. А капельки воды имеют округлую форму, а не плоскую. Солнечный свет, проходя через каждую капельку, делиться на семь разных цветов. И так как капелек очень и очень много после дождя, то с земли можно наблюдать такое красивое и завораживающее явление, как радуга. А ещё говорят, что если увидеть радугу и загадать желание, оно обязательно сбудется! Особенно, если это желание идёт от чистого сердца!

Как часто после дождя мы наблюдаем радугу. Это красочное зрелище никого не оставляет равнодушным! Но увидев радугу в брызгах фонтана, а потом и на стене по диагонали от зеркала, я задумалась, что же является причиной её появления, если не дождь и не вода? Обратившись за помощью к учителю, я узнала, что причина радуги - явление дисперсии, узнала, кто его исследовал впервые, поняла, в чём оно заключается.

Радуга - одно из красивейших природных явлений, которое редко кого-то оставляет равнодушным. Когда-то люди считали радугу Божьим знамением. И это неудивительно, ведь она появляется буквально из ничего, и также таинственно исчезает.

Что же мы знаем о радуге?

Цвета радуги всегда расположены в одном и том же порядке сверху вниз: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый (помните из детства памятку порядка цветов в радуге - Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан или Как Однажды Жан Звонарь Голубой Сломал Фонарь?).

Самая яркая полоса - красная. Каждый следующий цвет бледнее предыдущего. Фиолетовый вообще с трудом различим на фоне неба.

Каковы же составные части радуги? Это капельки воды в воздухе, солнечные лучи и наблюдатель, который видит радугу. При этом должен быть соблюден целый ритуал: мало того, чтобы солнце осветило дождь, оно должно находиться низко над горизонтом, а наблюдатель должен стоять между дождем и солнцем - спиной к солнцу, лицом к дождю. В этот момент он и видит радугу. Каким образом это происходит?

Солнечный луч освещает каплю дождя. Проникая внутрь капли, луч слегка преломляется. Как известно, лучи различного цвета преломляются по-разному, то есть внутри капли луч белого цвета распадается на составляющие его цвета. Это явление дисперсии. Пройдя каплю, свет отражается от её стенки, как от зеркала. Отраженные цветные лучи идут в обратном направлении, ещё сильнее преломляясь. Весь радужный спектр покидает каплю с той же стороны, с которой в неё проник солнечный луч.

Свет от солнца проник в каплю со стороны наблюдателя. Теперь этот луч, разложенный в цветной спектр, к нему же и возвращается. Человек видит огромную цветную радугу, раскинувшуюся по всему небу, - свет, преломленный и отраженный миллиардами дождевых капель.

Двойная радуга

Реже можно наблюдать в небе одновременно две радуги. Как правило, вторая радуга хуже различима, иногда еле заметна. Цвета в такой радуге перевёрнуты, то есть сначала идёт фиолетовый цвет. Её появление объясняется повторным отражением световых лучей внутри капли.

Ещё мы можем видеть явление радуги, когда свет преломляется капельками тумана или испарениями с поверхности моря, а в городе - у фонтана.

Опыт

Радугу можно наблюдать и с помощью водяной капли.
Посадите каплю воды на палочку или травинку. Встаньте спиной к Солнцу или другому яркому источнику света. Когда лучи света образуют с направлением глаз - капля угол около 42 градусов, прозрачная капля вдруг вспыхнет чрезвычайно чистым по тону цветом!
Каким?
Любым!
Если каплю осторожно перемещать по дуге окружности, можно увидеть все цвета радуги!

Явление дисперсии - разложения белого света в спектр (по цветам радуги) - было открыто и исследовано И. Ньютоном. Это явление говорит о сложном составе белого света. Я отправилась в Музей Науки Лондона на представление, посвящённое сэру Исааку Ньютону. Окунувшись в атмосферу XVII века, «побывав» в воссозданной (пусть даже на сцене) лаборатории учёного, я почувствовала себя естествоиспытателем.
Загляните и вы в Музей науки, узнайте больше об открытиях, сделанных Ньютоном, перейдя по ниже расположенным ссылкам.

Задача

Ответ : оказывается, радуга видна лишь тогда, когда высота солнца над горизонтом не превышает 42 градусов. 22 июня в полдень солнце стоит на небе выше, и нет возможности увидеть радугу.

Посмотрим опыт, объясняющий явление дисперсии и сложный состав белого света.

Волновые свойства света. Дисперсия.

Интересный факт

С поверхности земли радуга выглядит обычно как часть окружности, а с самолета она может представлять собой и целую окружность!

Интересные оптические физическия явления : http://class-fizika.narod.ru/w25.htm

Вы можете познакомиться с некоторыми оптическими явлениями, перейдя по ссылке на одну из страничек нашей школьной энциклопедии по математике и физике "Алгоритм успеха" .

Вывод

Явление дисперсии света, объясняющее причины возникновения радуги, позволило мне понять, почему белый свет окрашивает окружающий нас мир разноцветными красками. Одни прозрачные предметы мы видим красными, другие переливающимися разными цветами. И всё благодаря сложной природе белого света, благодаря тому, что тела по-разному отражают, преломляют и поглощают свет разных длин волн. Поэтому блестят и переливаются в солнечных лучах обыкновенный осколок прозрачного стекла и бриллиант.

Таким образом, мы доказали, что радугу мы видим благодаря особым свойствам световых волн, и у неё есть свое, интересное объяснение, как и у многих других оптических явлений в природе.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение стр. 3

Глава 1. Природное явление - радуга стр. 4

Глава 2. Получение радуги в домашних условиях стр. 7

Заключение стр. 8

Список источников и литературы стр. 9

Приложение № 1 стр. 10

Приложение № 2 стр. 11

Приложение № 3 стр. 11

Приложение № 4 стр. 12

Приложение № 5 стр. 12

Приложение № 6 стр. 13

Приложение № 7 стр. 14

Приложение № 8 стр. 15

Приложение № 9 стр. 15

Введение

Разноцветное коромысло через реку повисло

(Загадка, ответ - радуга)

Каждый человек хотя бы раз в жизни любовался чудесным природным явлением - радугой.

Как правило, радуга появляется после дождя.

Я много раз видел радугу, и всегда ее появление приводило меня в восторг. Летом в один из солнечных дней начался дождь: теплый, мелко моросящий. После того как он прекратился, я первым увидел в небе радугу.

Я захотел узнать - что же такое радуга и как она появляется.

Цель исследования: определить, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги, и можно ли получить радугу в домашних условиях.

Объект исследования - природное явление радуга.

Предмет исследования - происхождение радуги.

Задачи исследования - найти ответы на следующие вопросы:

Как появляется радуга?

Радуга появляется только в солнечную погоду или ее можно увидеть ночью?

Можно ли получить радугу в домашних условиях?

Выдвинутые гипотезы (предположения):

Предположим, что радуга появляется только в солнечный день после дождя.

Предположим, что ночью радугу в природе увидеть невозможно.

Предположим, что радугу можно получить, если заменить солнечные лучи искусственным источником света.

Основные методы: изучение литературы, наблюдение, эксперимент.

Природное явление - радуга

Что же такое радуга? Почему в небе появляется такая красочная, цветная дуга?

На данные вопросы я нашел ответы в детских энциклопедиях.

Солнечным днем в любой момент можно увидеть радугу - достаточно взять шланг и начать поливать цветы в саду. Если при этом встать спиной к солнцу, то обязательно увидишь радугу, которая появляется от лучей солнца, освещающих водные брызги.

Так же возникает и настоящая радуга, только в этом случае солнечные лучи проходят не сквозь мелкие брызги воды, а сквозь завесу дождя, который идет где-то в отдалении. Радуга появляется, когда мы стоим спиной к солнцу, а перед нами идет дождь.

Но ведь обычный солнечный свет мы видим как белый или бесцветный. Почему же проходя через брызги воды, солнечные лучи образуют радугу?

Оказывается, свет вовсе и не белый, на самом деле он состоит из разных цветов. Когда солнечный свет проходит сквозь воздух, мы видим его как белый свет. Но стоит на пути солнечных лучей появиться дождевой капле, как солнечный луч, проходя через эту каплю и дважды преломляясь, образует радугу: составляющие солнечный луч разноцветные лучи изменяют свое направление и отклоняются на неодинаковые углы - расходятся в виде веера (преломляются). Свет разбивается, потому что более короткие волны такие, как синие, изгибаются сильнее, чем более длинные, такие как красные. Разрозненные лучи отражаются обратной стороной капель и на выходе снова преломляются. Эти лучи попадают в наш глаз порознь, в виде яркой радуги.

Радуга - это множество отдельных дождевых капель, выполняющих роль крошечных зеркал. Они сначала преломляют падающие на них солнечные лучи, разлагая белый свет на все цвета, а потом отражают своей внутренней стороной, делая их доступными нашему глазу (приложение № 1).

Каждый цвет радуги получается благодаря тому, что разные лучи выходят из преломляющей капли дождя (призмы) под разными друг от друга углами, и мы видим четкие аккуратные полоски разных цветов.

Количество этих цветов всегда 7 и они расположены в строгой последовательности - у каждого цвета свое строго закрепленное за ним место.

Когда солнечный свет попадает на скошенный торец зеркала, грань стеклянной призмы или поверхность мыльного пузыря, то нам удается увидеть в нем целый набор цветов. В каждом из этих случаев происходит то, что белые лучи распадаются в соответствии с длинами волн на красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые цвета.

В результате перед нашими глазами предстает полоска, состоящая из параллельных линий разного цвета, причем на их границах один цвет плавно переходит в другой. Такая полоска называется спектр. Красная линия всегда находится на одном конце спектра, а фиолетовая - на другом. Это определяется различием длины волн лучей различного цвета: она возрастает от фиолетового к красному. Поэтому, глядя на радугу, мы видим, что на вершине ее всегда красный цвет, а внизу - фиолетовый.

Радуга, по сути, является спектром, раскинувшимся дугой по небу.

Многие знают фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

Каждое слово этой фразы начинается с буквы, обозначающей цвет: каждый (Красный) охотник (Оранжевый) желает (Желтый) знать (Зеленый), где (Голубой) сидит (Синий) фазан (Фиолетовый). Вот так легко запомнить цвета радуги.

Но действительно ли белый цвет состоит из семи цветов?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы с мамой провели обратный опыт. Если белый цвет состоит из семи цветов, то семь цветов должны дать белый цвет.

Я разделил белый круг на 7 равных частей и раскрасил в цвета радуги. Дальше мы продели сквозь центр круга шариковую ручку и закрепили его. Раскрутив круг, мы увидели, как разноцветный диск «превратился» в белый (приложение № 2).

Радуга, которая возникает после дождя или в брызгах фонтанов, водопадов - это первичная радуга. Но встречаются и две радуги одновременно: вторая радуга выше первой, но менее яркая и цвета в ней расположены в обратном порядке (приложение № 3).

Чтобы увидеть радугу, нужно находиться строго между солнцем (оно должно быть сзади вас) и дождем, водопадом, брызгами воды (они должны быть перед вами).

В природе встречаются различные виды радуги. Очень редкое природное явление - огненная радуга, а бывает радуга без дождя (приложение № 4).

Вывод: радуга появляется в солнечную погоду после дождя либо в брызгах водопада, когда солнечные лучи проходят сквозь капли воды.

В интернете я нашел уникальные фотографии ночной радуги. Оказывается радугу можно увидеть не только днем в солнечную погоду, но и ночью (приложение № 5).

Лунная радуга (также известная как ночная радуга) - это радуга, порождаемая луной в большей степени, чем солнцем. Лунная радуга более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что лунный свет менее яркий, чем солнечный. Лунная радуга всегда находится на противоположной от луны стороне неба.

Мы привыкли, что радуга бывает летом, когда идет дождь. Но можно увидеть радугу и в холодную погоду: над ледником, над домами (приложение № 6).

Два человека не могут видеть одну и ту же радугу. Свет, отраженный от определенных дождевых капель, отражается от других капель с совершенно разного угла для каждого из нас. Это создает и разный образ радуги.

Так как два человека не могут находиться в одном и том же месте, они не могут видеть одну и ту же радугу. Более того, даже каждый наш глаз видит разную радугу

Вывод: радугу можно увидеть практически в любое время суток, даже ночью в зимнюю стужу.

Получение радуги в домашних условиях

Для проверки своих предположений я провел несколько опытов.

Опыт первый.

Оборудование: компакт - диск, источник света - электрическая лампа.

Я взял компакт - диск и поймал луч электрической лампы. Получилась вот такая радуга (приложение № 7). Чем острее угол, тем цветовая гамма лучей ярче.

Опыт второй.

Оборудование: таз, наполненный водой; зеркальце на подставке, установленное в воде; источник света - фонарик.

Мы с мамой поставили таз с водой на пол и опустили в него зеркало. Зеркальцем «поймали» луч фонарика, в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала, на белом листе бумаги возникла радуга. При этом свет был выключен. Получилась такая радуга (приложение № 8).

Опыт третий.

Оборудование: таз, мыльный раствор, проволока.

Я налил в таз воды, добавил туда мыло (шампунь). Свернул проволоку в кольцо и опустил его в мыльный раствор. Подержав его в растворе, аккуратно вынул колечко из него - внутри кольца образовалась пленка. Посмотрев под ярким светом с обратной стороны на мыльную пленку в кольце, я увидел там полосы цветов, как у радуги (приложение № 9).

Вывод: проведенные опыты подтвердили мои предположения - радугу действительно можно получить в домашних условиях, даже с помощью искусственного света.

Заключение

Тема радуги меня очень заинтересовала, я изучил литературу, провел опыты. Все выдвинутые мной предположения в основном подтвердились.

Радуга - удивительное явление природы, можно сказать чудо природы, которое никогда не перестанет нас восхищать. Теперь мы знаем, что радугу можно получить и дома, в любое время. «Домашняя» радуга ничуть не хуже природной и от нее тоже становится радостнее на душе.

Список источников и литературы

Азбука природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее растительном и животном мире. Москва, издательский дом «Ридерз Дайджест», 1997 г., с. 15.

Большая энциклопедия знаний. Москва, издательство «ЭКСМО», 2012 г., с. 113.

Я познаю мир: Детская энциклопедия. Физика/ под ред. О. Г. Хинн. Москва, ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998 г., с. 480.

Статья на сайте http://potomu.ru/world/461.html .

Материалы сайта www.astronet.ru .

Приложение № 1.

Приложение № 2

Обратный опыт.

Приложение № 3

Двойная радуга.

Приложение № 4.

Огненная радуга.

Приложение № 5.

Ночная лунная радуга.

Радуга ночью над водопадом.

Приложение № 6.

Радуга в холодную погоду.

Радуга над ледником.

Приложение № 7.

Опыт с компакт-диском.

Приложение № 8.

Опыт с зеркалом.

Приложение № 9.