Чарівне явище природи: цікаві факти про веселку. Як утворюється веселка? Різні види атмосферних явищ веселка

Стаття «Незвичайне у звичайному. Веселка»

Савостьянова Світлана Анатоліївна, викладач фізики та математики ДАПОУ МО «Єгор'ївський промислово-економічний технікум»
ОписПропоную вашій увазі пізнавальну статтю про веселку. Стаття написана у формі оповідання-бесіди між Мрійником, Теоретиком, Поетом та Художником. Даний матеріал буде корисний школярам, ​​вчителям природничих дисциплін, вихователям груп продовженого дня. Матеріал статті може бути використаний для підготовки повідомлення або доповіді, проведення позакласного заходудля оформлення тематичної стінгазети. Стаття орієнтована на учнів середньої ланки (5-8 клас), можливе часткове використання матеріалу для школярів молодшого віку.
Ціль:розширення уявлень школярів про веселку.
Завдання:
- продовжити формування знань про оптичне явище – веселку;
- Розвивати пізнавальний інтерес;
- Виховувати почуття прекрасного, прищеплювати інтерес до вивчення природних явищ.

Мрійник.
Різнокольорова дуга
Над землею повисла,
Немов хтось упустив
З неба коромисло.
(Н. Силіна)
Що це, хлопці? Веселка! Ось чудово було б по ній проїхатись чи пройтися! Кажуть не можна. А чому?
Теоретик.У словнику Ожегова дається таке визначення: «Райдуга - різнокольорова дуга на небесному склепінні, що утворюється внаслідок заломлення сонячних променів у дощових краплях. Кольори веселки (колір сонячного спектра)». На жаль, ти не зможеш пройтися нею.
Веселка – це природне оптичне явище. Вона дає унікальну можливість спостерігати в природних умовах розкладання білого світла у спектр. Я розповім, як утворюється веселка.

Вона завжди виникає після дощу. Десь між Сонцем та спостерігачем ще йде дощ. Сонячне світло, проходячи крізь краплі води, багаторазово відбивається і заломлюється в них, як у маленьких призмах, і промені різного кольору виходять із крапель під різними кутами. Якщо дощові краплі великі (діаметром 1-2 мм), то веселка дуже яскрава, у ній добре видно смуги. Якщо краплі менші, веселка здається бляклою, розмитою. Коли Сонце піднімається вище за 42 градуси над горизонтом, то веселка з поверхні Землі не видно. Послідовність кольорових смуг завжди однакова: усередині дуги знаходиться фіолетова смуга, яка переходить спочатку в синю, блакитну, потім в зелену, жовту, помаранчеву і, нарешті, червону, що утворює дугу з зовнішньої сторони.
Поет.Це дивовижне явище природи, з давніх-давен цікавило не тільки вчених, а й поетів. Ось як веселку описав Федір Тютчев у своєму вірші:
Як несподівано та яскраво,
На вологому небі синяві,
Повітряна спорудилася арка
У своїй хвилинній урочистості!
Один кінець у ліси встромила,
Іншим за хмари пішла -
Вона повнеба охопила
І у висоті знемогла.

О, у цьому райдужному баченні
Яка млість для очей!
Воно дано нам на мить,
Лови його - лови швидше!
Дивись - воно вже зблідло,
Ще хвилина, дві – і що ж?
Пішло, як піде цілком,
Чим ти дихаєш і живеш.
(5 серпня 1865, Рославль)
Мрійник.Гарно сказано, і справді це явище спостерігається короткий проміжок часу. А є ще щось про веселку?
Поет.Ось так описуєте її появу С. Петрушков:
Закінчився дощ, відгриміла гроза,
На листі блищить дощова роса.
Прозорі калюжі на чистих доріжках
Не вийти з дому гуляти у босоніжках.
А в небі, де синя хмара висить,
Красуня веселка яскраво горить!

Теоретик.Хлопці, розкладання білого світла у спектр називають дисперсією. Пояснив дисперсію Ісаак Ньютон, він і виділив у діапазоні 7 кольорів, але цей поділ умовно. Кольори плавно переходять одна в одну і мають безліч відтінків. Є спеціальні фрази, які дозволяють нам правильно запам'ятати порядок спектру:
Кожен Мисливець Бажає Знати Де Сидить Фазан!
Як Відважний Жан Звонар Головою Збив Ліхтар!
Поет.Олена Благініна у вірші «Райдуга» так описує семикольорову веселку, перераховуючи всі її кольори:
Дощ, дощик, не дожди, не дожди ти, почекай!
Вийди, вийди, сонечко золоте денце!
Я на веселку дугу помилуюсь втечу,
Семиколірну кольорову на лузі підстеріг.
Я на червону дугу надивитися не можу,
За помаранчевою, за жовтою бачу нову дугу.
Це нова дуга зеленіша, ніж луки,
А за нею – блакитна, наче мамина сережка.
Я на синю дугу надивитися не можу,
А за цією, фіолетовою,
Візьму та втечу...
Сонце сіло за стоги. Де ти, веселка-дуга?
Теоретик.Іноді можна спостерігати відразу дві, рідше – три різнокольорові дуги. Першу веселку створюють промені, що відбилися всередині крапель одноразово, другу - промені, що відбилися двічі. Уявляєте, в 1948 р. в Ленінграді серед хмар над Невою з'явилося одразу чотири веселки! А знаходячись у літаку високо над землею, можна побачити веселку у формі кола.

Мрійник.А чому веселка має форму дуги? Чому вона на небі не буквою «П», наприклад?
Теоретик.Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких заломлюється сонячне світло. А крапельки води в ідеалі мають сферичну форму. Звичайно ж, одна крапля не дасть такого красивого ефекту і веселка, яку ми бачимо, утворюється великою кількістю крапельок. У кожний момент веселка утворена заломленням сонячних променів у нових та нових краплях. Краплі дощу падають. Місце краплі, що впала, займає інша крапля і встигає послати свої кольорові промені в веселку, за нею наступна і так далі. До того ж кожна людина бачить свою веселку!
Мрійник.Якщо не можна пройтися, то я намалюю свою веселку, тим більше не складно, головне мати кольорові олівці або фарби і знати послідовність кольорів. А хтось, крім мене, ще малював веселку?
Художник.Звичайно, Мрійник, веселку вміють малювати навіть малюки. Але й на полотнах відомих художників можна побачити веселку, адже мотив веселки – один із улюблених у мистецтві романтизму. Вона є у пейзажах багатьох відомих художників.

На одних полотнах – це веселка, що тане у небі. Є неяскраві фарби, веселка така тонка, ефемерна. На інших вона як монументальна арка, як опора у храмі природи. А десь вона надає пейзажу казковості та яскравості.

Не забувають про неї і сучасні художники(прізвища художників, картини розташовані праворуч наліво: Оксана Збруцька, Ковальчук, Йосип Абрисан, Лукіна Олена).

Мрійник.Індійські мудреці стверджували: «Не шукайте чудес, їх нема. Шукайте знання – воно є. І все, що люди звуть чудесами, - той чи інший ступінь знання». Сьогодні ми знаємо з вами, що являє собою веселка, як утворюється. Але це дивовижне за красою явище природи однаково хочеться назвати дивом. І я крапельку, але продовжую вірити, що там, де веселка йде одним кінцем у землю, можна відкопати горщик із золотом.
Звід веселки - творця благовоління,
Він поєднує повітря, вологу, світло.
Все, без чого для життя немає.
Він у чорній хмарі чудове бачення
Є нам….
(Іван Бунін, Веселка, 1922)

Література
1. Павленко Ю.Г. Початки фізики: Підручник - М: Видавництво «Іспит», 2007.
2. Енциклопедія для дітей. Т.8. Астрономія - М.: Аванта +, 1998.

Веселка – це чудове барвисте явище здавна вражало уяву людей. Дивлячись на веселку, хочеться вірити в дива та чари. Яке з природних явищ може зрівнятися з красою з веселкою? Поява веселки в небі означає, що незабаром настане хороша погода і негода прийшов кінець. Існує безліч легенд про веселку, про які Ви дізнаєтесь із цієї статті. Також ми докладніше постараємося розібратися в причинах появи цього чудового. природного феноменуі дізнаємося про цікаві факти про веселку. Читайте статтю, ставте запитання та ділитесь Вашими враженнями у коментарях.

У давньоіндійському епосі «Ромаяна» ми знаходимо вираз «цибуля семикольорова Громовника». Громовник - верховний бог, цар царів Індра. Стародавнім грекам веселка уявлялася посередницею між небом і землею, тобто між богами та людьми. Вони ототожнювали веселку з прекрасною Іридою і зображували її одягненою з шовку, який перетинали всі сім квітів. Неодмінним атрибутом Іріди були золоті крила. Вони символізували її непостійну вдачу: адже веселка з'являється і зникає завжди несподівано.

Араби ж вважали, що веселка – це лук бога світла Кузаха. Після виснажливої ​​боротьби з силами пітьми, які прагнули не допустити появи сонця на небі, Кузах незмінно виходив переможцем і вішав веселку лук на хмари. Слов'яни з давніх-давен вважали веселку після багатого дощу вісницею перемоги, здобутої богом Перуном над духом зла.

Для виникнення веселки недостатньо лише грому та блискавок. Якщо небо затягнуте хмарами, а землі немає тіні веселку не побачити. І тільки коли через товщі хмар пробивається сонце, створюються умови для її появи. Чудова! Мінлива і невловима!

Пояснити появу веселки на небі з теоретичної точки зору не становить особливої ​​складності. Це ж елементарна оптика. Як же дощ і сонце малюють веселку!?

Як відомо, світло складається з поєднання кількох кольорів: червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, синього, блакитного та фіолетового. Біле світло, що проходить через призму, з іншого боку відбивається усіма кольорами веселки. Але для того, щоб зрозуміти, що таке веселка, необхідно розібратися в тому, що відбувається всередині призми і як біле світло випромінює стільки кольорів.

Призма - це тригранник, зазвичай з прозорого склачи пластику. Призма "малює" міні-райдугу за рахунок розкладання складного світла в спектр, коли вузька смужка білого світла потрапляє на одну з граней трикутника. Розсіювання світла у призмі відбувається з допомогою так званого «коефіцієнта заломлення» скла. Кожен матеріал має свій відмінний коефіцієнт заломлення. Коли світло проходить через матеріал (наприклад, світло, що рухається повітрям і потрапляє в скляну призму), різниця показників заломлення повітря та скла змушують світло гнутися. Кут вигину відрізняється від довжини хвилі світла. І оскільки біле світло проходить через дві площини призми, різні кольори гнуться (заломлюються) і з'являється щось на зразок веселки. Саму ж веселку створюють краплі дощу, що виступають як крихітні призми. Світло потрапляє у краплю дощу, відбивається з іншого боку краплі і виходить. Під час цього процесу відбувається розкладання світла в спектр, так само як це відбувається в прозорій тригранній призмі. Кут між променем вхідного світла та променем виходить світла становить 42 градуси для червоного кольору та 40 градусів для фіолетового. За рахунок різниці кутів вигину на небі утворюється округлий обід, тобто. веселка. Іноді можуть з'явитися одразу дві веселки. Друга веселка може утворитися, тому що в деяких краплях дощу може відбуватися одразу подвійне відбиття. Для того, щоб одночасно відбувалося два відображення, необхідні краплі певного розміру. Основний процес появи веселки полягає в заломленні (рефракції) або «вигині» світла. Світло гнеться, а точніше змінює свій напрямок, коли пересувається з одного середовища до іншого. Веселка з'являється за рахунок того, що світло переміщається з різною швидкістю у різні середовища.

Отже, вигин променя світла потрапляє у прозору призму. Одна сторона світлової хвилі трохи повільніша за іншу, тому промінь проходить крізь межу повітря і скла під різним кутом (по суті пучок світла відбивається від поверхні призми). Світло знову повертається, коли виходить із призми, тому що одна сторона світла рухається швидше за іншу. Крім процесу вигину світла як такого, призма поділяє біле світло на його складові кольору. Кожен колір білого світла має характерну частоту, завдяки чому кольори рухаються з різною швидкістю, проходячи через призму.

Колір, що повільно заломлюється у склі, гнеться більше, потрапляючи з повітря в призму, бо в різному середовищіколір рухається із різною швидкістю. Колір, що рухається швидше у склі, слабшає не значно, тому гнеться не так сильно. За рахунок цього всі кольори веселки, з яких складається біле світло, поділяються за частотою, проходячи через скло. Якщо скло двічі заломлює світло, як це відбувається у призмі, людина набагато краще бачить усі розділені кольори білого світла. Це називається розсіюванням. Краплі дощу можуть переломлювати та розсіювати світло також як це відбувається всередині призми. За певних умов внаслідок такого заломлення світла на небі з'являється веселка. Коли біле сонячне світло проникає у кілька крапель дощу під певним кутом, у небі з'являються червоні, помаранчеві, жовті, зелені, блакитні, сині і фіолетові кольори, тобто. веселка. Замикають веселку червоний та фіолетовий кольори видимого світлового спектру.

Коли світло проходить повітрям у краплю води, складові кольору білого світла починають розсіюватися, причому швидкість руху кожного кольору залежить від їх частоти. Фіолетовий колір, що відбивається у краплі, переломлюється під тупим кутом, а червоний – під гострим. З правого боку краплі деяке світло виходить на повітря, а решта відбивається назад. Трохи відбитого світла виходить з лівого боку краплі, і знову відбувається заломлення, коли світло рухається до повітря.

Таким чином кожна крапля розсіює біле сонячне світло на його складові кольору. Але чому ми бачимо широкі кольорові стрічки, наче кожна дощова область розсіює лише один певний колір? Це тому, що ми бачимо тільки той колір, який виходить із кожної краплі. Коли, наприклад, крапля А розсіює біле світло, під певним кутом виходить лише одне червоне світло, видиме для нашого ока. Інші колірні промені заломлюються під іншим кутом, тому ми їх не бачимо. Сонячне світло однаково проникає в краплі, що падають, тому всі найближчі краплі випромінюють червоне світло. Швидкість руху краплі Б по небу трохи нижче, тому вона вже не зможе випромінювати червоний колір. Але оскільки всі інші кольори мають меншу хвилю, то крапля Б в даному випадку випромінюватиме помаранчевий колір і всі інші кольори веселки по спаданню. Останнім замкне веселку фіолетовий колір із найменшою хвилею світіння. Якщо подивитися на веселку зверху, то можна побачити ціле коло, що складається із семи тонких кіл різного кольору. З землі нам видно тільки арку веселки, що з'являється на горизонті. Іноді на небі з'являється відразу дві веселки, одна з яких має чіткі контури, інша ж схожа на розмите відображення першої. Неяскрава веселка утворюється за таким же принципом, як і чітка, проте в цьому випадку світло відбивається від поверхні всередині краплі не один раз, а двічі. В результаті такого подвійного відображення світло виходить з краплі під іншим кутом, тому друга веселка здається трохи вище. Якщо гарненько придивитися, можна помітити, що кольори у другій веселці відбиваються у зворотному порядку порівняно з першою веселкою. Внаслідок такого заломлення світла та розсіювання променів з'являється веселка. Звичне для нас сонячне світло і вода разом створюють новий витвір мистецтва, подарований нам матінкою природою.

Блискуча яскравими, чудовими фарбами, веселка вражала поетичну фантазію первісних народів. Вона то простягається над землею, то сяє у самому саду Ірії, де на ній відпочивають райські птахи та крилаті душі.

За веселкою був визнаний особливий, божественний характер, як і за всіма світилами, тому як у природі веселка знаходиться на межі між грозою та сонячним світлом, так і в народних оповідях вона перебуває у зв'язку з богом грому та блискавок Перуном та світлою богинею Ладою, одне з найменувань якої, між іншим, Перуниця-громовержця. У переказах веселка порівнюється з найрізноманітнішими предметами.

Слов'яни з давніх-давен вірять, що веселка «п'є» воду з озер, річок і морів: подібно до змія, опустивши своє жало у воду, набирає в себе воду, а потім випускає, чому і буває дощ; на кінцях веселки повішено по котелку із стародавніми золотими монетами. Легенда малює трьох божеств, одне з яких тримає веселку і піднімає нею воду з річки, інший творить із цієї води хмари, а третя, розриваючи їх, викликає дощ. Це ніби триєдине втілення Перуна.

Західні слов'яни мають повір'я, що відьма може вкрасти веселку і сховати її, а значить, зробити на землі посуху.

Існують і такі повір'я: веселка - міст між небом та землею; або пояс богині Лади; або шлях на той світ, по ній душі померлих іноді приходять на грішну землю. Це символ достатку, і якщо веселка довго не з'являлася, слід чекати на голод, неврожай.

У деяких місцях вірили, що веселка – блискуча коромисло, за допомогою якого Лада Перуниця черпає з моря-океану воду, а потім зрошує нею поля та ниви. Це чудове коромисло зберігається на небі, а ночами - у сузір'ї Великої Ведмедиці. Загадки про веселку теж зберегли уподібнення її коромислу і відрам із водою: «Два моря на дузі висять», «Різнокольорове коромисло над річкою повисло».

Серби, македонці, болгари та західні українці вірять, що той, хто пройшов під веселкою, змінює свою стать. У західній Болгарії вірили, що «якщо хтось хоче змінити свою стать, вона має піти під час дощу на річку і там, де веселка „п'є воду", на тому ж місці має пити, і тоді він перетвориться з чоловіка на жінку і з жінки в чоловіка". Ця властивість веселки може бути використана для того, щоб магічно змінити стать майбутньої дитини. "Якщо жінка, у якої народжувалися тільки дівчатка, піде напитися води на тому місці, де "п'є" веселка, то після цього у неї народжуватимуться хлопчики».

У Болгарії відоме також уявлення про те, що веселка – це «пояс Господа, який він полоще під час дощу або сушить після дощу». Натомість веселку називають і «поясом самовил». У сербів та хорватів кажуть, що Бог за допомогою веселки показує жінкам, як треба ткати та які кольори вживати.

У Стародавній Індії веселка - це лук Індри, бога-громовержця; крім того, в індуїзмі і в буддизмі "райдужне тіло" - це вищий йогічний стан, що досягається в царстві сансари.

В ісламі веселка складається з чотирьох кольорів – червоного, жовтого, зеленого та синього, що відповідають чотирьом стихіям. У деяких африканських міфах з веселкою ототожнюють небесну змію, яка служить вартою скарбів або охоплює кільцем Землю. Американські індіанці ототожнюють веселку зі сходами, якими можна піднятися в інший світ. У інків веселка зв'язувалася зі священним Сонцем, і правителі інків носили її зображення на своїх гербах та емблемах. У індіанців чибча-муїсків веселка вважалася добрим божеством. У специфічних гірських умовах Кордильєр спостерігається дивовижне природне явище: на тлі туманного серпанку іноді виникає веселка, ніби обрамляючи багаторазово збільшене відображення самого спостерігача. Головне святилище, присвячене богині Райдуги, чибча спорудили поряд з гірським водоспадом Текендама, де найяскравіша дуга висвічується завжди, як тільки на водні бризки потрапляють промені сонця. У скандинавської міфології"Биврєст" ("дорога, що тремтить", "тремтячий шлях") - веселка-міст, що з'єднує небо і землю. Його охороняє вартовий богів Хеймдалль. Перед кінцем світу та загибеллю богів міст руйнується. У Стародавню Греціюбогинею веселки була незаймана Іріда, вісниця богів, дочка Тавманта та океаніди Електри, сестра гарпій. Вона зображалася з крилами та кадуцеєм. Її вбрання становлять краплі роси, що переливаються квітами веселки. За уявленнями стародавніх, веселка поєднувала небо і землю, тому з оформленням олімпійської міфології Іріда вважалася посередницею між богами і людьми. На відміну від Гермеса, Іріда виконувала накази Зевса і Гери, не виявляючи власної ініціативи. Канонічне зображення Іріди - крилата діва (звичайно сидить поруч із Герою), що тримає в руках посудину з водою, яким вона доставляла воду хмарам.

Відповідно до Біблії веселка була створена Богом після всесвітнього потопу, як знак його обіцянки ніколи більше не насилати на людей потоп. У талмудичній традиції веселка була створена Богом на шостий день творіння. У греків веселка – прояв богині Ірис. У середньовічних християнських зображеннях Христос на день Страшного Судує сидячим на веселці. Веселка також асоціюється з дівою Марією, посередником між Богом та людьми. Символізм веселки залежить від кількості кольорів у ній.
Так у Китаї в веселці розрізняють п'ять кольорів, поєднання яких уособлює єдність ін і янь. На основі арістотелівської тріади християнський Захід бачить у ній лише три (символ Трійці) основних кольорів: синій (небесна природа Христа), червоний (пристрасті Христа) та зелений (місія Христа на землі).
Веселка – це образ мирного небесного вогню, на відміну від блискавки як вираження гніву небесних сил. Поява веселки після грози на тлі умиротвореної природи разом із сонцем дозволяла трактувати її як символ світу. У Біблії веселка виступає (в епізоді з Ноєвим ковчегом) як знак того, що вода більше не буде потопом; загалом вона сприймається як символ заповіту, укладеного між Яхве та людьми. Півсфера веселки вважалася сферою (друга половина якої нібито занурена в океан), що
підкреслювало божественне досконалість цього природного явища. Згідно з поширеним тлумаченням, червоний колір веселки уособлює гнів Божий, жовтий – щедрість, зелений – надію, синій – умиротворення природних сил, фіолетовий - велич.

На небі веселка сяє і блищить,
Начебто нам нею прохід відкритий.
Промінь багатобарвний опустився з небес,
У чудовому райдужному пилу сяє ліс.

Листя мерехтить, немов смарагд,
Відсвіти веселки видно і там і тут,
Ліс у казку поринув і затих,
Він хоче затримати чудову мить.

Наукою все для нас давно пояснено,
Але остаточно зрозуміти природу не дано.
Побачивши веселку в небесній синяві,
Мріємо ми, що це символи ззовні.

Захват забирає нас у захмарний політ,
Можливо, там розгадка дива чекає.
Нам світить веселка, свіжа і гарна,
Від яскравих фарбщастям світяться очі.

17 лютого 2013 о 15:39:17| Категорії: Природа , Фото , Інше

Ще у розділі:

Відповідь відома: це різнокольорова смуга у формі дуги, яка іноді з'являється на тлі неба. Веселка – явище одночасно оптичне, атмосферне та погодне. Воно виникає, коли повітря насичене дрібними краплями води і крізь них проходить світло.


Трапляється це після або під час дощу, туману або в ясну погоду біля річки, фонтану, поливальної машини.

Чому веселка кольорова?

Веселка складається з променів світла. Звідки береться їхня різнобарвність? Ми бачимо світло білим. Насправді сонячне світло складається з частинок, що коливаються з різною частотою. Її наш мозок (завдяки очам) і розрізняє як кольори. Наприклад, промені з високою частотою коливань ми сприймаємо як червоні, з низькою – фіолетові. У загальному потоці промені різних частот перемішані, і світло здається білим.

Коли він проходить через краплі води, що висять у повітрі, він змінює напрямок – заломлюється. Причому різні його промені переломлюються під різними кутами: червоні під невеликим, а, скажімо, фіолетові – під великим кутом. І на виході з крапель "біле" світло розпадається на спектр - промені з різним забарвленням. Їх ми й бачимо як веселку.

Схоже зображення виходить, коли переливається різними кольорами плівка бензину на калюжі або мильна бульбашка.

Чому веселка після дощу не завжди видно?

Щоб народилася видима веселка, потрібно щоб потік світла був досить сильним. У похмуру погоду веселки не побачити.


При цьому світло має бути перед очима, а не позаду голови. Зазвичай, одні люди бачать веселку, а інші – одночасно з першими – її не бачать. Чому? Якщо сонце спиною, то ви бачитимете світло до того, як він пройшов через краплі і заграв спектром.

Коли сонце стоїть надто високо, його промені після заломлення не потрапляють у вічі. Чим вище сонце – тим дуга веселки менша. Тому веселку не видно опівдні, а частіше її спостерігають вранці або надвечір.

Зате коли ви піднімаєтеся (наприклад, сходами), все більше і більше світлових променів потрапляє в очі, і веселка росте. А пасажири авілайнера, що летить, бачать в ілюмінатори не райдужну дугу, а повне коло!

Скільки у веселці кольорів?

Не треба посміхатися – питання не таке дурне, як здається.

Звичайно, ми звикли, що квітів цих сім, але це данина традиції. Вона йде від Ісака Ньютона. Дослідами він показав, звідки береться спектр. Великий вчений нарахував у веселці п'ять кольорів – червоний, жовтий, зелений, блакитний та фіолетовий. Проте цифра йому не дуже сподобалася.

Магічною кількістю вважалася сімка (сім днів тижня, сім чудес світу, сьоме небо, сім смертних гріхів тощо). "Придивившись" до веселки, Ньютон додав спектру два відтінки - помаранчевий та індиго (синьо-фіолетовий), і квітів стало сім.


А ось стародавні русичі були впевнені, що в ній лише чотири кольори — черв'яний, синій, зелений та багряний. Японцям веселка бачиться шестиколірною – у них зелений вважається різновидом синього. Коротше, у різних народів кількість квітів райдужних коливається від дев'яти до двох (світлого і темного).

Запитувати, скільки їх "насправді", сенсу немає - кольори спектру непомітно переходять один в одного і умовно розділяти його можна на скільки завгодно смуг.

Як запам'ятати порядок квітів у веселці?

Ну, це дуже легко. Ми їх пам'ятаємо за першими буквами слів у нехитрій фразі: «Кожен мисливець хоче знати, де сидить фазан»(червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий). Є та сучасний варіант: «Кожен оформлювач бажає знати, де завантажити «Фотошоп»

У англійців фраза про «фазана» виглядає коротше: Run off you girls – boys in view(«біжіть, дівчата – хлопчики з'явилися»).

Є варіант серйозніший: Richard of York gave battle in vain(«Річард Йоркський дав бій даремно»). Зверніть увагу на набір кольорів: red, orange, yellow, green, blue, indigo, violet – англійці зберегли індиго! Що поробиш, у їхній мові блакитний та синій кольори позначаються однаково.

Як отримати веселку вдома?

Побачити повноцінну веселку від підлоги до стелі вам не вдасться. Але все ж…

1. Візьміть CD-диск, поставте під сонячне світло та змінюйте кут нахилу. Так неважко отримати на диску яскраві райдужні плями, смуги або коло його краю.


2. Сонячного дня поставте миску з водою на підвіконня або столик біля вікна. На дно її покладіть дзеркало. Взявши в руку, рухайте його та дзеркало так, щоб на папір потрапив потік променів, відбитий дзеркалом. Світло від нього, проходячи шар води, розкладатиметься на спектр. На папері з'явиться шматочок веселки.

Усі ми бачили, як у небі з'являється різнокольорова дуга. Але що таке веселка? Як утворюється це чудове явище? Таємниця природи веселки завжди заворожувала людство, і люди намагалися знайти пояснення того, що відбувається за допомогою легенд та міфів. Сьогодні ми поговоримо саме про це. Що таке веселка і як вона утворюється?

Міфи

Всім відомо, що давні люди були схильні обожнювати і містифікувати більшість природних явищ, чи то грім, і блискавка, чи землетрус. Не оминули вони і веселку. Що нам відомо від наших предків? Що таке веселка і як вона виходить?

• Стародавні вікінги вірили, що веселка - це міст Біврест, що з'єднує землю людей Мітгард і богів (Асгард).
• Індійці вважали, що веселка - це лук, що належить богові грому Індрі.
• Греки не пішли далеко від своїх сучасників і також вважали веселку дорогою посланкою богів Іріди.
• Вірмени вирішили, що це природне явище, а пояс Бога сонця (але так і не визначившись, вони змінили "спеціальність" Богу і "примусили" його відповідати за мистецтво та науку).
• Австралійці пішли далі і одушевили веселку, зробивши її змієм-покровителем води.
• За африканськими міфами, там, де веселка стосується землі, можна знайти скарб.
• Цікаво, що спільного в африканців та ірландців, адже їхній Лепрекон також ховає горщик із золотом на кінці веселки.

Можна ще довго перераховувати міфи та легенди народів з усього світу, і в кожного ми знайшли щось цікаве. Але що таке веселка насправді?

Історія

Перші усвідомлені і близькі до реальності висновки щодо атмосферного явища, що розглядається нами, дав Аристотель. Це було лише припущення, проте він став першою людиною, яка перевела веселку з поділу міфів у реальний світ. Аристотель вивів гіпотезу про те, що веселка - це не предмет чи речовина, і навіть не реальний об'єкт, а просто візуальний ефект, зображення, схоже на міраж у пустелі.

Однак перше наукове дослідженнята обґрунтування проводив арабський учений-астроном Кутб ад-Дін аш-Шіразі. Поруч із ним подібні дослідження проводили німецькі дослідники.

У 1611 році було створено першу фізичну теорію обґрунтування веселки. Марк Антоній де Домініс на основі спостережень і дослідів дійшов висновку, що веселка утворюється через заломлення світла у краплях води, що містяться в атмосфері у дощову погоду. Якщо бути точнішим, то він описав повну картину виникнення веселки за рахунок подвійного заломлення світла на вході та виході з краплі води.

Фізика

То що таке веселка, визначення якої дав ще Арістотель? Як вона утворюється? Напевно, чи всі чули про існування інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання? Це "світло", яке походить від будь-яких матеріальних об'єктів у різних діапазонах виміру.

Так ось, сонячне світло складається з променів з різною довжиною хвилі і включає всі види випромінювання від "теплого" червоного до "холодного" фіолетового. При проходженні через краплі води світло поділяється на промені з різною довжиною хвилі (і різним кольором), причому відбувається це двічі, при попаданні у воду промінь поділяється і трохи відхиляється від своєї траєкторії, а при виході відхиляється ще більше, внаслідок чого веселку можна побачити неозброєним оком.

Для дітей

Звичайно, про веселку вам розповість будь-хто, хто хоч на трійку закінчив школу. Але що робити, якщо до батька підійде дитина і запитає: "Мам, а що таке веселка? Звідки вона береться?" Найпростіше пояснити так: "Це сонячні промінчики, проходячи через дощ, переливаються". У молодшому віцідітям не обов'язково знати фізичне підґрунтя явища.

Всім відомі кольори веселки мають суворий лад і завжди однакову послідовність. Як ми вже з'ясували, це є результатом фізичних процесів. Однак чомусь багато дорослих (батьки, вихователі в дитсадках) вимагають від дітей знати правильний порядокрозташування квітів у веселці. Для більш швидкого запам'ятовуваннябули придумані висловлювання, у яких перші літери слів символізують певний колір. Ось найбільш відомі форми:

Як бачите, можна відстежити правильний порядок розташування квітів по першій літері (синій-фіолетовий). До речі, Ісаак Ньютон виділяв не блакитний та синій кольори, а синій та індиго відповідно. Чому назви кольорів було змінено, залишається загадкою. А взагалі, невже так важливо знати, що таке веселка, щоб милуватися нею?

НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА

Двоє людей, що стоять поряд, бачать кожен свою веселку! Тому що в кожний момент веселка утворена заломленням сонячних променів у нових та нових краплях. Краплі дощу падають. Місце краплі, що впала, займає інша і встигає послати свої кольорові промені в веселку, за нею наступна і так далі

Підготували: Полозова Юлія, Стежкіна Анастасія, Хіміна Олена

Науковий керівник: Запорожцева Ольга Іванівна (вчитель фізики)

С. Лосєво ​​2015 рік

ЗМІСТ

1. Введення ……………………………………………………………………………………………….

2.Що таке веселка, історія дослідження …………………………………………………………….

3.Райдуга в міфології та релігії ……………………………………………………………………….

4.Історія дослідження ………………………………………………………………………………..

5.Фізика веселки …………………………………………………………………………………………

5.1.Звідки ж береться веселка? Умови спостереження ……………………………………………….

5.2.Чому веселка має форму дуги ………………………………………………………………..

5.3.Забарвлення веселки і вторинна веселка ………………………………………………………………

5.4.Причина веселки – заломлення та дисперсія світла ……………………………………………..

5.4.1.Досліди Ньютона ……………………………………………………………………………….

5.4.2.»Ньютон» в краплі ……………………………………………………………………………..

5.4.3.Схема утворення веселки ……………………………………………………………………

6.Незвичайні веселки …………………………………………………………………………………….

7.Райдуга та асоційовані терміни …………………………………………………………………

1. ВВЕДЕННЯ

Якось, опинившись на природі, ми спостерігали досить гарне явище – веселку. Краса цього явища нас просто заворожила. У нас виникло чимало опитувань, які пізніше ми сформулювали в нашому проекті.

Цілі проекту:

Зрозуміти як утворюється веселка.

Чому вона завжди утворюється під одним кутом?

Чому веселка має форму дуги?

Веселка: головна та побічна. Чим відрізняються?

Чому зв'язують у вченому світі ім'я Ісаака Ньютона з веселкою?

І ось наше дослідження розпочалося.

2.ЩО ТАКЕ РАДУГА

Веселка – це взагалі не об'єкт, а оптичне явище. Виникає це явище внаслідок заломлення променів світла у краплях води, і це виключно під час дощу. Тобто, веселка - це ніякий не об'єкт, а лише гра світла. Але якась гарна гра, треба сказати!

Насправді звична для ока людини дуга є лише частиною різнокольорового кола. Цілком же це природне явище можна бачити лише з борту літака, та й то лише за достатньої міри спостережливості

Перші дослідження форми веселки ще XVII столітті проводив французький філософ і математик Рене Декарт. Для цього вчений використовував скляну кулю, заповнену водою, що давало можливість уявити, як відбивається сонячний промінь у краплі дощу, переломлюючись і тим самим стає видимим.

Щоб запам'ятати послідовність кольорів у веселці (або спектрі) є спеціальні прості фрази - у яких перші літери відповідають першим літерам назв квітів:

До акПро одного разуЖ а до -З вонарГ оловийЗ ламавФ онар.

До коженПро охотникЖ їлаєЗ натиГ деЗ йдеФ Азан.

Запам'ятайте їх - і ви легко в будь-який час зможете намалювати веселку!

Першим, хто пояснив природу веселки бувАрістотель . Він визначив, що "райдуга – це оптичне явище, а не матеріальний об'єкт".

Елементарне пояснення явища веселки дано було ще 1611 р. А. де-Доміні у його творі "De Radiis Visus et Lucis", розвинене потім Декартом ("Les météores", 1637) і розроблено Ньютоном в його "Оптиці" (1750) .

Веселка від однієї краплі слабка, й у природі її неможливо побачити окремо, оскільки крапель у завісі дощу багато. Веселка, яку ми бачимо на небосхилі, утворена міріадами крапель. Кожна крапля створює серію вкладених одна в одну кольорових лійок (або конусів). Але від окремої краплі до веселки потрапляє лише один кольоровий промінь. Око спостерігача є загальною точкою, в якій перетинаються кольорові промені від багатьох крапель. Наприклад, всі червоні промені, що вийшли з різних крапель, але під тим самим кутом і потрапили в око спостерігачеві, утворюють червону дугу веселки. Також утворюють дуги всі помаранчеві та інші кольорові промені. Тому веселка кругла.

3.РАДУГА В МІФОЛОГІЇ І РЕЛІГІЇ

Люди давно замислювалися над природою цього найкрасивішого явища природи. Людство пов'язало веселку з безліччю повір'їв та легенд. У давньогрецької міфології, наприклад, веселка – це дорога між небом і землею, якою ходила посланниця між світом богів та світом людей Іріда. У Китаї вважали, що веселка – це небесний дракон, союз Неба та Землі. У слов'янських міфах і легендах веселку вважали чарівним небесним мостом, перекинутим з неба на землю, дорогою, якою ангели сходять із небес набирати воду з річок. Цю воду вони наливають у хмари і звідти вона падає життєдайним дощем.

Забобонні люди вважали, що веселка є поганим знаком. Вони вважали, що душі померлих переходять у потойбічний світ за веселкою, і якщо з'явилася веселка, це означає чиюсь близьку кончину.

Звичайно, з давніх-давен люди намагалися дати пояснення веселці. В Африці, наприклад, вважали, що веселкою є величезна змія, яка періодично вилазить із небуття для здійснення своїх темних справ. Однак зрозумілі пояснення щодо цього оптичного дива змогли дати лише до кінця сімнадцятого століття. Жив тоді помаленьку знаменитий Рене Декарт. Саме він уперше зміг змоделювати заломлення променів у водяній краплі. У своїх дослідженнях Декарт використовував скляну кулю, наповнену водою. Однак, до кінця секрет веселки він пояснити так і не зміг. Натомість Ньютон, який замінив це саму кулю призмою, зумів-таки розкласти промінь світла в спектр.

УЗАГАЛЬНЕННЯ:

У веселка - це міст, що з'єднує (світ людей) і (світ богів).

У давньоіндійській - лук, бога грому та блискавки.

В - дорога, посланниці між світами богів та людей.

За повір'ями, веселка, подібно до змія, п'є воду з озер, річок і морів, яка потім проливається дощем.

Ховає горщик золота у місці, де веселка торкнулася землі.

За повір'ями, якщо пройти крізь веселку, можна поміняти підлогу.

У веселка з'явилася після як символ прощення людства, і є символом союзу (на іврит- брит) бога і людства (в особі листа) про те, що потопу ніколи більше не буде.

4.ІСТОРІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ РАДУГИ

Перський астроном (1236–1311), а можливо, його учень (1260–1320), мабуть, був першим, хто дав досить точне пояснення феномена.

Загальна фізична картина веселки була описана в книзі "De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride". На підставі досвідчених спостережень він прийшов до висновку, що веселка виходить в результаті відбиття від внутрішньої поверхні краплі дощу та дворазового заломлення - при вході в краплю та при виході з неї.

Дав повніше пояснення веселки на рік у своїй праці «Метеори» у розділі «Про веселку».

Хоча багатобарвний спектр веселки безперервний, по ньому виділяють 7 кольорів. Вважають, що першим обрав число 7 , котрого число мало спеціальне значення (з , чи міркувань). Причому спочатку він розрізняв тільки п'ять кольорів - червоний, жовтий, зелений, блакитний і фіолетовий, про що і написав у своїй "Оптиці". кольорів спектра ще два.

5.ФІЗИКА РАДУГИ

5.1. Звідки ж береться веселка? Умови спостереження

Веселку можна спостерігати лише перед дощем або після нього. І тільки в тому випадку, якщо одночасно з дощем крізь хмари пробивається сонце, коли сонце висвітлює пелену падаючого дощу і спостерігач знаходиться між сонцем та дощем. Що при цьому відбувається? Промені Сонця проходять через краплинки дощу. А кожна така крапелька працює як призма. Тобто вона розкладає біле світло Сонця на його складові – промені червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, глибокого, синього та фіолетового кольору. Причому крапельки по-різному відхиляють світло різних кольорів, внаслідок чого біле світло розкладається в різнокольорову смугу, яку називаютьспектром .

Ви можете бачити веселку тільки в тому випадку, якщо перебуваєте суворо між сонцем (воно має бути ззаду) та дощем (він має бути перед вами). Інакше веселки не побачити!

Іноді дуже рідко веселка спостерігається в тих же умовах і при освітленні дощової хмари місяцем. Те саме явище веселки помічається іноді і при освітленні сонцем водяного пилу, що носить у повітрі поблизу фонтану або водоспаду. Коли сонце закрите легкими хмарами - перша веселка здається іноді зовсім не забарвленою і представляється у вигляді білуватої дуги, світлішої, ніж фон небосхилу; таку веселку називають білою.

Спостереження явища веселки показали, що її дуги представляють правильні частини кіл, центр яких завжди лежить на лінії, що проходить через голову спостерігача і сонце; тому що таким чином центр веселки при високо стоїть сонцележить нижче за горизонт, то спостерігач бачить лише невелику частину дуги; при заході сонця і сході сонця, коли сонце на горизонті, веселка представляється у вигляді напівдуги кола. З вершини дуже високих гір, з повітряної куліможна побачити веселку і у вигляді більшої частини дуги кола, тому що за цих умов центр веселки розташований над видимим горизонтом.

ВИСНОВОК: Веселка з'являється лише тоді, коли для цього створюються відповідні умови. Сонячне світло має світити вам у спину, а краплі дощу падати десь попереду. (Оскільки для утворення веселки потрібне яскраве сонячне світло, це означає, що злива вже пішла далі або взагалі пройшла стороною, а ви стоїте до неї обличчям.)

5.2. Чому веселка має форму дуги.

Чому веселка напівкругла? Люди давно ставили це питання. У деяких міфах Африки веселка – це змія, яка охоплює Землю кільцем. Але тепер ми знаємо, що веселка - це оптичне явище - результат заломлення променів світла в крапельках води під час дощу. Але чому ми бачимо веселку саме у формі дуги, а не, наприклад, у формі вертикальної кольорової смуги?

Тут набуває чинності закон оптичного заломлення, у якому промінь, проходячи через краплю дощу, що у певному становищі у просторі, зазнає 42-кратне заломлення і стає видимим людському оку саме у формі кола. Ось саме частина цього кола ви звикли спостерігати.

Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких заломлюється сонячне світло. А крапельки води - більш менш сферичні (круглі). Проходячи через краплю і заломлюючись у ній, пучок білих сонячних променів перетворюється на серію кольорових вирв, вставлених одна в одну, звернених до спостерігача. Зовнішня вирва червона, в неї вставлена ​​помаранчева, жовта, далі йде зелена і т. д., закінчуючи внутрішньою фіолетовою. Таким чином, кожна окрема крапля утворює цілу веселку.

Звісно, ​​веселка від однієї краплі слабка, й у природі її неможливо побачити окремо, оскільки крапель у завісі дощу багато. Веселка, яку ми бачимо на небосхилі, утворена міріадами крапель. Кожна крапля створює серію вкладених одна в одну кольорових лійок (або конусів). Але від окремої краплі до веселки потрапляє лише один кольоровий промінь. Око спостерігача є загальною точкою, в якій перетинаються кольорові промені від багатьох крапель. Наприклад, всі червоні промені, що вийшли з різних крапель, але під тим самим кутом і потрапили в око спостерігачеві, утворюють червону дугу веселки. Також утворюють дуги всі помаранчеві та інші кольорові промені. Тому веселка кругла.

Веселка є величезний вигнутий спектр. Для спостерігача землі веселка зазвичай виглядає як дуга - частина кола, І що вище перебуває спостерігач, тим веселка повніше. З гори або літака можна побачити і повне коло!

Цікаво відзначити, що дві людини, які стоять поряд і спостерігають веселку, бачать її кожен по-своєму! Все це від того, що в кожен окремий момент перегляду веселка утворюється постійно в нових краплях води. Тобто, одна крапля падає, а замість неї з'являється інша. Також, вигляд та колір веселки залежить від розміру крапель води. Чим краплі дощу більші, тим яскравішою буде веселка. Найбільш насиченим кольором у веселці є червоний. Якщо краплі дрібні, то веселка буде ширшою з яскраво вираженим помаранчевим кольором із краю. Треба сказати, що найдовшу хвилю світла ми сприймаємо як червону, а найкоротшу – як фіолетову. Це стосується не лише випадків спостереження за веселкою, а й взагалі всього і вся. Тобто ви тепер зможете з розумним виглядом коментувати стан, розмір і колір веселки, а також всіх інших видимих ​​людському оку предметів.

Двоє людей, що стоять поряд, бачать кожен свою веселку! Тому що в кожний момент веселка утворена заломленням сонячних променів у нових та нових краплях. Краплі дощу падають. Місце краплі, що впала, займає інша і встигає послати свої кольорові промені в веселку, за нею наступна і так далі.

Вид веселки залежить і від форми крапель. При падінні у повітрі великі краплі сплющуються, втрачають свою сферичність. Чим сильніше сплющування крапель, тим менше радіус веселки, що утворюється ними.

Існує така група оптичних явищ, яка називається гало. Вони викликані заломленням світлових променів крихітними кристаликами льоду в перистих хмарах та туманах. Найчастіше гало утворюються навколо Сонця чи Місяця. Ось приклад такого явища – сферична веселка навколо Сонця:

Насправді веселка – це не півколо, а коло. Просто ми не бачимо цього в повному обсязі, тому що центр кола веселки лежить на одній прямій із нашими очима. Ось, наприклад, з борту літака можна побачити повну, круглу веселку, щоправда буває це вкрай рідко, тому що в літаках зазвичай дивляться на гарних сусідок, або жеруть гамбургери, граючи в AngryBirds. То чому ж веселка має форму півкола? Все це тому, що краплі дощу, що утворюють веселку, є згустками води із закругленою поверхнею. Світло, що виходить з цієї краплі, відображає її поверхню. Ось і весь секрет.

ВИСНОВОК: Вид веселки залежить і від форми крапель. При падінні у повітрі великі краплі сплющуються, втрачають свою сферичність. Чим сильніше сплющування крапель, тим менше радіус веселки, що утворюється ними Дуга веселки - це всього лише відрізок світлового кола, в центрі сектора огляду якого знаходиться спостерігач, тобто ви. І чим вище ви стоїте, тим повнішою буде веселка

Вид веселки – ширина дуг, наявність, розташування та яскравість окремих колірних тонів, положення додаткових дуг – дуже сильно залежать від розміру крапель дощу. Чим більше краплі дощу, тим вже й яскравіше виходить веселка. Характерною для великих крапель є наявність насиченого червоного кольору в основній веселці. Численні додаткові дуги також мають яскраві тони і безпосередньо, без проміжків, примикають до основних веселок. Чим краплі дрібніші, тим веселка стає ширшою і бляклішою з помаранчевим або жовтим краєм. Додаткові дуги далі відстоять один від одного і від основних веселок. Таким чином, на вигляд веселки можна приблизно оцінити розміри крапель дощу, що утворили цю веселку.

5.3.Забарвлення веселки та вторинна веселка

Забарвленість райдужного кільця обумовлюється заломленням сонячних променів у сферичних краплях дощу, віддзеркаленням їх від поверхні крапель, а також дифракцією (від латів. diffractus – розламаний) та інтерференцією (від латів. inter – взаємно та ferio – ударяю) відбитих променів різної довжини.

Іноді можна побачити ще одну, менш яскраву веселку навколо першої. Це вторинна веселка, у якій світло відбивається у краплі двічі. У вторинній веселці «перевернутий» порядок кольорів - зовні знаходиться фіолетовий, а всередині червоний:

Внутрішня, найбільш часто видима дуга забарвлена ​​із зовнішнього краю в червоний колір, з внутрішнього – у фіолетовий; між ними у звичайному порядку сонячного спектру лежать кольори: (червоний), помаранчевий, жовтий, зелений, синій та фіолетовий. Друга, рідше спостерігається дуга лежить над першою, забарвлена ​​зазвичай слабше, і порядок розташування квітів у ній зворотний. Частина небосхилу всередині першої дуги здається звичайно дуже світлою, частина небозводу над другою дугою здається менш світлою, кільцеве ж простір між дугами здається темним. Іноді, крім цих двох головних елементів веселки, спостерігаються ще додаткові дуги, що становлять слабкі кольорові розмиті смуги, що оздоблюють верхню частину внутрішнього краю першої веселки і рідше - верхню частину зовнішнього краю другої веселки

Іноді можна побачити ще одну, менш яскраву веселку навколо першої. Це вторинна веселка, у якій світло відбивається у краплі двічі. У вторинній веселці «перевернутий» порядок кольорів – зовні знаходиться , а всередині червоний. Кутовий радіус вторинної веселки 50-53 °. Небо між двома веселками зазвичай має помітно темніший відтінок.

У горах та інших місцях, де дуже чисте повітря, можна спостерігати третю веселку (кутовий радіус близько 60 °).

Нерізкість і розмитість фарб веселки пояснюється тим, що джерелом освітлення є не точка, але ціла поверхня - сонце, і що більш різкі веселки, утворені окремими точками сонця, накладаються один на одного. Якщо сонце світить крізь пелену тонких хмар, то джерелом, що світиться, є хмара, навколишнє сонце, протягом 2 -3° і окремі кольорові смуги настільки накладаються один на одного, що око вже не розрізняє кольорів, а бачить лише безбарвну світлу дугу.білу веселку.

Так як дощові краплі збільшуються в міру наближення до землі, то додаткові веселки можуть бути добре видно лише при заломленні та відображенні світла у високо розташованих шарах дощової пелени, тобто при невеликій висоті сонця і лише у верхніх частин першої та другої веселки. Повна теорія білої веселки дана була Пертнером в 1897 р. Часто порушувалося питання про те, чи бачать різні спостерігачі одну і ту ж веселку і чи представляє веселка, видима в тихому дзеркалі великого водного резервуара, відображення веселки, що безпосередньо спостерігається.

ВИСНОВОК: Веселка виникає, коли сонячний відчуває в крапельках води, що повільно падають у . Ці крапельки різних, внаслідок чого світло розкладається в. Нам здається, що з простору по концентричних () виходить різнокольорове свічення. При цьому джерело яскравого світла завжди знаходиться за спиною спостерігача. Пізніше виміряли, що відхиляється на 137 30 хвилин, а на 139 20')

5.4.Причина веселки – заломлення та дисперсія світла

Дуже просто: Говорячи просто, поява веселки можна вивести в таку формулу: світло, проходячи крізь краплинки дощу, переломлюється. А заломлюється він тому, що вода має щільність вищу, ніж повітря. Білий колір, як відомо, складається із семи основних кольорів. Цілком зрозуміло, що всі кольори мають різну довжину хвилі. І ось тут і криється весь секрет. Коли сонячний промінь проходить крізь краплю води, він заломлює кожну хвилю по-різному.

А тепер докладніше.

5.4.1.ДОСВІТИ НЬЮТОНА

Ньютон при вдосконаленні оптичних приладів помітив, що зображення пофарбоване з обох боків у райдужний колір. Його зацікавило це явище. Він почав досліджувати його докладніше. Через призму пропускалося звичайне біле світло, а на екрані можна було спостерігати спектр, подібний до кольорів веселки. Спочатку Ньютон думав, що це призма забарвлює білий колір. Внаслідок численних дослідів вдалося з'ясувати, що призма не забарвлює, а розкладає білий колір у спектр.

ВИСНОВОК: промені різних кольорів виходять із призми під різними кутами.

5.4.2.«НЬЮТОН» У КРАПЛЯХ

Проходячи крізь краплі дощу, світло заломлюється (відхиляється убік), оскільки вода має більшу щільність, ніж повітря. Відомо, що білий колір складається з семи основних кольорів – червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього та фіолетового. Ці кольори мають різну довжину хвилі, і крапля заломлює кожну хвилю по-різному, коли сонячний промінь проходить через неї. Таким чином, хвилі різної довжини і, значить, кольори виходять з краплі вже в злегка відмінних напрямках. Те, що спочатку було єдиним пучком променів, тепер розсипалося на свої природні кольори, кожен з яких мандрує своїм шляхом.

Кольорові промені, ударившись об внутрішню стінку краплі і ще більше зігнувшись, навіть можуть вийти назовні через той самий бік, що й увійшли. І в результаті ви бачите, як веселка розсипала по небу свої кольори дугою.

Кожна крапля відбиває всі кольори. Але з вашого фіксованого положення на землі ви сприймаєте лише певні кольори від певних крапель. Найбільш чітко краплі відображають червоний і помаранчевий кольори, тому вони доходять до ваших очей від найвищих крапель. Блакитний та фіолетовий відбиваються гірше, тому їх ви бачите від крапель, розташованих трохи нижче. Жовтий та зелений відбивають краплі, які знаходяться посередині. Складіть всі кольори разом - і ви отримаєте веселку.

5.4.3.СХЕМА ОСВІТИ РАДУГИ

1) сферична,

2) внутрішнє,

3) первинна веселка,

4) ,

5) вторинна веселка,

6) вхідний промінь світла,

7) хід променів для формування первинної веселки,

8) хід променів для формування вторинної веселки,

9) спостерігач, 10-12) область формування веселки.

Найчастіше спостерігаєтьсяпервинна веселка , коли світ зазнає одне внутрішнє відбиток. Хід променів показаний малюнку праворуч вгорі. У первинній веселці знаходиться зовні дуги, її кутовий становить 40-42 °.

ПОЯСНЕННЯ З ТОЧКИ ЗОРУ ФІЗИКИ

Спостереження над веселкою показали, що кут, утворений двома лініями, подумки проведеними з очей спостерігача до центру дуги веселки і до її кола, або кутовий радіус веселки, є величина приблизно постійна і рівна для першої веселки близько 41°, для другої 52°. Елементарне пояснення явища веселки дано було ще 1611 р. А. де-Доміні у його творі "De Radiis Visus et Lucis", розвинене потім Декартом ("Les météores", 1637) і розроблено Ньютоном в його "Оптиці" (1750) . Відповідно до цього пояснення явище веселки відбувається внаслідок заломлення та повного внутрішнього відбиття сонячних променів у краплях дощу. Якщо на кульову краплю рідини впаде промінь SA, то він (фіг. 1), зазнавши заломлення у напрямку АВ, може відбитися від задньої поверхні краплі у напрямку ВС і вийти, знову переломившись, у напрямку CD.

Промінь, який інакше впав на краплю, може, однак, у точці С (фіг. 2) вдруге відбитися по CD і вийти, переломившись, у напрямку DE.

Якщо на краплю впаде не один промінь, але цілий пучок паралельних променів, то, як доводиться в оптиці, всі промені, що зазнали одно внутрішнє відображення в краплі води, вийдуть з краплі у вигляді конуса променів, що розходиться (фіг. 3), вісь якого розташована по напрямку падаючих променів Насправді пучок променів, що виходять з краплі, не представляє правильного конуса, і навіть всі складові його промені не перетинаються в одній точці, тільки для простоти на наступних кресленнях ці пучки прийняті за правильні конуси з вершиною в центрі краплі

Кут отвору конуса залежить від коефіцієнта заломлення (див. Діоптрика) рідини, а так як коефіцієнт заломлення для променів різного кольору (різної довжини хвилі), що становлять білий сонячний промінь, неоднаковий, то і кут отвору конуса буде різним для променів різного кольору, саме для фіолетових буде менше, ніж для червоних. Внаслідок цього конус буде облямований кольоровим райдужним краєм, червоним ззовні, фіолетовим усередині, причому, якщо крапля водяна, то половина кутового отвору конусаSOR для червоного кольору буде близько 42°, для фіолетового (SOV ) 40,5 °. Дослідження розподілу світла всередині конуса показує, що майже весь світ зосереджений у цій кольоровій облямівці конуса і надзвичайно слабкий у центральних частинах його; таким чином ми можемо розглядати лише яскраву кольорову оболонку конуса, тому що всі внутрішні промені його занадто слабкі, щоб сприйняти зір.

Подібне ж дослідження променів, що двічі відбилися в краплі води, покаже нам, що вони вийдуть такою ж конічною райдужною оболонкою.V"R" (фіг. 3), але червоної з внутрішнього краю, фіолетової із зовнішнього, причому для водяної краплі половина кутового отвору другого конуса дорівнюватиме 50° для червоного (SOR" ) та 54° для фіолетового краю (SOV ) .

Уявімо тепер, що спостерігач, око якого знаходиться в точціПро (фіг. 4), дивиться на ряд вертикальних дощових крапельА, В , З, D, E... , освітлених паралельними сонячними променями, що йдуть у напрямкуSA, SB, SC і т.д.; нехай всі ці краплі розташовані в площині, що проходить через око спостерігача та сонце; кожна така крапля, за попереднім, випромінюватиме дві конічні світлові оболонки, загальною віссю яких буде сонячний промінь, що падає на краплю.

Нехай крапляУ розташована так, що один із променів, що утворюють внутрішню оболонку першого (внутрішнього) конуса, при продовженні пройде через око спостерігача; тоді спостерігач побачить уУ фіолетовий крапку. Дещо вище крапліУ буде розташована така крапля, що промінь, що йде від зовнішньої поверхні оболонки першого конуса, потрапить в око і дасть в ньому враження червоної точки вЗ ; краплі, проміжні міжУ іЗ, дадуть в оці враження точок синіх, зелених, жовтих та помаранчевих. У сумі – око побачить у цій площині вертикальну райдужну лінію з фіолетовим кінцем унизу та червоним нагорі; якщо проведемо черезПро та сонце лініюSO, то кут, утворений нею з лінієюОВ , дорівнюватиме напівотвору першого конуса для фіолетових променів, тобто 40,5°, а кутКІС дорівнюватиме напівотвору першого конуса для червоних променів, тобто 42°. Якщо повертати кутКОВ навколоOK, тоOВ опише конічну поверхню і кожна крапля, що лежить на колі перетину цієї поверхні з дощовою пеленою, дасть враження світлої фіолетової точки, а всі крапки разом дадуть фіолетову дугу кола з центромДо ; так само утворюється червона та проміжні дуги, і в сумі очей отримає враження світлої райдужної дуги, фіолетової всередині, червоної ззовні -першої веселки.

Приклавши ті ж міркування до другої зовнішньої світлової конічної оболонки, що випромінюється краплями та утвореною сонячними променями, двічі в краплі відбитими, отримаємо ширшудругу концентричнувеселку з кутомДещо, рівним для внутрішнього червоного краю – 50°, а для зовнішнього фіолетового – 54°. Внаслідок дворазового відображення світла в краплях, що дають цю другу веселку, вона буде значно менш яскравою, ніж перша. КрапліD, лежать міжЗ іЕ, зовсім не випромінюють світла в око, і тому простір між двома веселками здаватиметься темним; від крапель, що лежать нижчеУ і вищеЕ, в око потраплять білі промені, що виходять із центральних частин конусів і тому дуже слабкі; це пояснює, чому простір під першою та над другою веселкою здається нам слабо освітленим.

ВИСНОВОК:Елементарна теорія веселки очевидно вказує, що різні спостерігачі бачать веселки, утворені різними краплями дощу, тобто різні веселки, і що відображення веселки, що здається, є та веселка, яку бачив би спостерігач, поміщений під поверхнею, що відбиває, на такій відстані від неї вниз, на яким він перебуває над нею. Ексцентричні веселки, що спостерігалися в поодиноких випадках, особливо на морі, пояснюються відображенням світла від водної поверхні за спиною спостерігача і появою, таким чином, двох джерел світла (сонця і відображення його), що дають кожен свою веселку.- Не сприймає). Тому місячна веселка виглядає білястою; але що яскравіше світло, то «цвітніше» буде веселка, т.к. у людини яскраве світло включає сприйняття колірних рецепторів - .

Центр кола, яке описує веселка, завжди лежить на прямій, що проходить через (Місяць) і очей спостерігача, тобто одночасно бачити сонце і веселку без використання дзеркал неможливо. Для спостерігача на землі вона зазвичай виглядає, як частина кола, чим вища точка зору, тим веселка повніша - з гори або літака можна побачити і цілу .

Звичайною спостерігається проста веселка-дуга, але за певних обставин можна побачити подвійну веселку, а з літака - перевернуту або навіть кільцеву.

Кільцева веселка 10 липня 2005

веселка в лісі веселка з борту літака

веселка в хмарах веселка над морем

Ми звикли спостерігати веселку як дугу. Насправді ця дуга є лише частиною різнокольорового кола. Цілком же це природне явище можна спостерігати лише на великій висоті, наприклад, з борту літака.

Є така група оптичних явищ, що називається гало. Вони викликані заломленням світлових променів крихітними кристаликами льоду в перистих хмарах та туманах. Найчастіше гало утворюються навколо Сонця чи Місяця. Ось приклад такого явища – сферична веселка навколо Сонця:Ірисова нагадує сектори веселки

Веселка також фігурує у багатьох народних прикметахпов'язані з прогнозом погоди. Наприклад, веселка висока і крута віщує гарну погоду, а низька і полога - погану.

8. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА