Карьера

Как образуется радуга? Что такое радуга.

Почему появляется радуга? Почему радуга бывает после дождя?

Что такое радуга? Говоря научным языком, радуга — это атмосферное оптическое явление. Появляется радуга при соблюдении нескольких условий:

повышенная влажность воздуха (например, дождь, сразу после дождя, туман)
наличие Солнца (или другого источника света)

Также для того, чтобы появилась радуга, необходимо, чтобы источник света был позади наблюдателя. Солнечные лучи, встречая на своем пути капельки воды, преломляются, распадаясь на несколько цветов, образуя разноцветную линию в виде полуокружности. Точно такой же эффект производят не только капли дождя, но и тумана, водопада, различных водоемов (рек, озер).

Кроме того, радуга появляется лишь тогда, когда луч света отражается от капли под углом в 42°.

Ширина, яркость радуги зависит от размера капель. Чем они больше — тем ярче и уже радуга. А вот мелкие капли дают бедный, блеклый окрас, но при этом сама радуга будет гораздо шире.

Почему радуга разноцветная? Сколько цветов в радуге — и какие это цвета?

Чтобы понять, почему радуга разноцветная, нужно знать, что из себя представляет луч света и что с ним происходит при столкновении с каплей жидкости. Луч света — это электромагнитная волна, состоящая из потока элементарных частиц. Поток света представляет собой волны различной длины и при при преломлении (отклонении) солнечного света, он распадается. При этом, более короткие волны, обладающие меньшей энергией, отклоняются меньше остальных, и дают красный цвет. Самые длинные волны, отклоняясь больше остальных, дают на выходе фиолетовый цвет. Таким образом, видимый нами белый луч образует линию из нескольких цветов, воспринимаемых нашим глазом. Эта линия в науке называется оптическим спектром. Цветов, на которые распадается луч света, обычно семь: красный , оранжевый , желтый , зеленый , голубой , синий и фиолетовый . Именно столько цветов в радуге и именно в таком порядке они расположены, когда их наблюдает человек. Чтобы запомнить какие цвета у радуги, можно выучить особую фразу:

Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан

где первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета — «Каждый » соответствует «красному «, «Охотник » — «оранжевому » и так далее.

Точно такой же эффект, как во время появления радуги, можно воспроизвести с помощью специального приспособления, изготавливаемого из прозрачного материала (например, стекла) в виде призмы. Луч света направляется на призму, где он распадается на семь базовых цветов — на выходе мы получаем поток разноцветных лучей.

Почему радуга — дуга?

Свойства светового потока таковы, что отражаясь от каплей дождя, тумана и тому подобного, он образует оптический спектр в виде полного круга, но мы, находясь низко, на земле, видим лишь его половину, так как центр этой окружности находится на одном уровне с нами.

Радугу полностью можно увидеть лишь с высоты — с высокой горы или самолета.

Правда ли, что радугу видят только люди?

Нет, неправда. На самом деле все существа, у которых есть зрение, могут видеть радугу. Если у них сходное с нами цветное зрение, то они видят ее во многом также, как и мы. Например, обезьяны, птицы. Но даже и при отсутствии цветного зрения, животные, насекомые и другие живые существа способны видеть радугу.

Сколько радуг можно видеть одновременно?

Порой луч света, пройдя внутрь капли, преломляется два и более раз. Тогда на небе можно видеть две радуги. Бывают при этом еще и третья, и последующие радуги, но наше зрение уже неспособно их различить. Так что иногда во время дождя и других атмосферных событий можно увидеть две радуги вместо одной. При этом между двумя радугами образуется так называемая полоса Александра — участок неба темного оттенка.

Какие еще бывают радуги?

Бывают и другие виды радуг, правда, довольно редкие, такие, например, как:

перевернутая радуга — появляется на высоте 7-8 километров, когда в небе находятся перистые облака, состоящие из ледяных кристалликов. Цвета в такой радуге расположены наоборот — сначала идет фиолетовый, а в конце — красный.

лунная радуга — видна ночью, когда наблюдатель находится между Луной и дождем. Также ее можно наблюдать рядом с водопадами.

огненная радуга — по-научному «горизонтальная дуга»: появляется, когда поток солнечной энергии проходит через перистые облака под углом 58° над линией горизонта. При этом кристаллики льда должны иметь форму шестиугольного листа и быть параллельны земле.

белая радуга — она же туманная радуга: появляется тогда, когда солнце пронизывает своими лучами туман, состоящий из мелких капелек воды.

зимняя радуга — появляется во время сильных морозов, когда воздух наполнен множеством кристалликов льда и при этом ярко сияет солнце.

Почему говорят, что животные уходят на радугу? Мост радуги — рай для животных?

В западной культуре довольно давно распространено представление о Мосте Радуги (или Радужном мосте) — месте в Загробном мире, где однажды встречаются хозяева и их питомцы. Авторство этой легенды приписывают американскому психологу Полу Чарльзу Даму, написавшему в 1981 году стихотворение о Мосте Радуги, а в 1998 году — и книгу с одноименным названием. Также среди других людей, претендующих на авторство, называют Уильям Н. Бриттон, автора книги «Легенды Радужного Моста»; доктора Уоллеса Сайфа, главу Ассоциации Людей Потерявших Питомцев, автора поэмы All Pets Go to Heaven.

В России Мост Радуги стал известен благодаря следующему тексту:

На самом краю небосклона есть место, называемое Мостом Радуги. Когда животное умирает, особенно если оно было очень любимо кем-то в этой жизни, оно попадает на Мост Радуги. Там бескрайние луга и холмы, по которым наши друзья могут бегать и играть все вместе. Там изобилие пищи, воды и солнечного света, и там нашим любимцам тепло и комфортно.

В этом краю все больные и старые животные превращаются в молодых и полных энергии; имевшие травмы и увечья снова становятся здоровыми и сильными. Время для них летит незаметно, если только мы вспоминаем о них в своих мечтах и снах. Животные там счастливы и довольны всем кроме одного - каждый из них ушёл раньше и оставил в этой жизни кого-то очень дорогого ему.

На Мосту Радуги животные бегают и беззаботно играют все вместе, но приходит день, когда кто-то из них неожиданно останавливается и смотрит вдаль. Его глаза загораются огнём, а тело начинает дрожать от нетерпения. Вдруг он покидает своих собратьев, летит над изумрудно-зелёной травой, и ноги несут его все быстрее и быстрее.

Он заметил вас; и когда вы и ваш любимец наконец встретитесь, то крепко-крепко обниметесь, счастливые от того, что соединились и больше никогда не расстанетесь.

Он будет, одурев от счастья, лизать ваше лицо, ваша рука снова будет любовно ласкать его голову, и вы ещё раз взглянете в преданные глаза своего любимца, так надолго покинувшего вашу жизнь, но никогда не покидавшего вашего сердца.

Теперь вы сможете пересечь Мост Радуги вместе…

Согласно Библии, радуга является символом Божьего обещания человечеству больше никогда не устраивать . Действительно, часто радуга — это свидетельство того, что где-то поблизости прошел дождь. Как правило, мы видим радугу в солнечную погоду, когда на небольшом раcстоянии находятся дождевые облака (обычно кучево-дождевые). Чтобы узнать, что такое радуга, в этой статье мы расcкажем о двух ее составляющих: солнечном свете и каплях дождя.

Первичная и вторичная радуги.

Почему и откуда появляются радуги?

Солнечный свет представляет собой смесь цветов. Когда лучи света проходят через стеклянную призму, часть их сгибается и преломляется больше, чем другие. Свет, выходящий из призмы, распространяется в непрерывную полосу цветов, называемую спектром. Цвета идут от красного, который меньше всего изогнут, через оранжевый, желтый, зеленый и синий до самого фиолетового. Фиолетовый цвет изогнут больше всего.

Солнечный свет, проходящий через капли воды, преломляется точно так же, как солнечный свет, проходящий через призму. Это создает атмосферный солнечный спектр в небе, который мы и называем радугой.

Коротко говоря, радуга — это группа полукруглых дуг цвета, которая появляется в виде огромной арки на небе. Радуги часто видны после дождя. Они образуются, когда солнечный свет прорывается сквозь дождевые облака. Дождевые капли действуют как миниатюрные призмы, преломляющие или разбивающие солнечный свет в различные цвета, а также отражающие его, создавая спектр.

Мы можем легко создать искусственную радугу у себя дома с помощью садового шланга. Нужно просто стать спиной к солнцу и отрегулировать полив шланга до мелкого распыления, создав таким образом водяную «пыль». Радугу также можно увидеть напротив места, куда падают брызги водопада.

Радуга у водопада Виктория (на границе Замбии и Зимбабве)

Если радуга одна, или если она основная, то такая радуга всегда имеет красный цвет снаружи (сверху) дуги и синий с внутренней стороны. Обычно радиус радуги равен примерно одной четверти видимого неба, или 42 градуса. Когда поблизости дождь, нужно посмотреть в ту часть неба, которая находится напротив солнца под углом 42 градуса относительно нашей тени; именно в этом месте должна появиться радуга.

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг основной. Это вторичная радуга, которая образована светом, отражённым в каплях два раза. Во вторичной радуге порядок цветов «перевёрнутый» - красный находится с внутренней стороны, фиолетовый — снаружи. Вторичная радуга образуется под углом 50-53° относительно нашей тени. Область между двумя радугами выглядит относительно темной, поскольку ей не хватает как однократно, так и дважды отраженных лучей. Вторичная радуга слабее основной и обычно исчезает быстрее.

Есть даже доказательства появления третьей или третичной радуги, но такое явление считается чрезвычайно редким. Несколько наблюдателей также сообщили о том, что видели четырехугольные радуги, в которых тусклая внешняя дуга имела рябь и пульсирующий вид.

Кто первый определил что такое радуга?

Мы не можем с абсолютной уверенностью сказать, кто именно первым дал правильное объяснение того, что такое радуга. Обычно первенство предоставляется французу Рене Декарту (1596-1650), философу и писателю, который систематически рассмотрел этот вопрос в приложении к своей знаменитой работе «Рассуждение о методе» в 1637 году.

Декарт предположительно сделал точный расчет путей, которые лучи света проходили в разных точках стеклянного глобуса, наполненного водой (имитация капли дождя), тем самым определяя углы их преломления. Это было решением математической проблемы, которое ускользало от ученых в течение двух тысячелетий и было ключом к объяснению того, что такое радуга.

Но заметьте, что Декарт только «предположительно» сделал этот расчет. Как оказалось, Виллеброрд Снелл , голландский астроном и математик, обнаружил математический закон преломления света за 16 лет до декартовой диссертации по этому вопросу. Однако Снелл не смог опубликовать свою работу и умер в 1626 году. Затем, примерно через 80 лет после того, как записки Снелла были обнаружены, возникли споры о том, что Декарт каким-то образом видел рукописи Снелла и выдал изложенные в них выводы за свои.

Конечным результатом было то, что на Западе, особенно в англоязычных странах, закон преломления света стал известен как Закон Снелла, а во Франции его называют Законом Декарта.

Итак, хотя Декарт и объяснил, что такое радуга, он действительно не мог сделать этого без точных вычислений преломления света. Но кому именно, Декарту или Снеллу, принадлежит эта часть работы, мы, возможно, никогда не узнаем.

Где и когда можно увидеть радугу?

Моряки знают, что радуга может использоваться для прогнозирования погоды. Вообще говоря, ливни и грозы движутся с запада на восток, таким образом моряки руководствуются старой приметой:

Радуга поутру — быть дождю; радуга вечером — к хорошей погоде.

Утром солнце находится на востоке, и чтобы увидеть радугу, мы должны стать лицом к западу, где идет дождь. Поскольку дожди обычно приходят с запада, то утренняя радуга может нас об этом предупредить. Поздним вечером же солнце находится в западной части неба. После того, как дождь или гроза уже прошли над нами или мимо нас, они обычно отступает к востоку, где мы и увидим радугу.

И поскольку грозовые ливни более часты в конце дня, чем ранним утром, радуга встречается вечером гораздо чаще. Именно по этой причине появление радуги обычно связано с началом улучшения погоды.

Если солнце садится или поднимается, можно увидеть полную дугу радуги. Если солнце окажется под углом в 42 градуса или выше над горизонтом, мы не сможете увидеть радугу, потому что она будет ниже горизонта. Сжатый кулак, удерживаемый на расстоянии вытянутой руки, примерно равен 10 градусам; поэтому, если солнце находится примерно «четыре кулака» над горизонтом, мы не увидим радугу. Единственная возможность увидеть радугу в это время будет с самолета или с вершины высокой горы. Самолет предоставит наилучшую возможность увидеть всю 360-градусную радугу, проецируемую на землю, но это зрелище настолько редкое, что лишь немногим посчастливилось его увидеть.

Источник: Экологический блог (сайт)

Другие новости экологии:

Ученые доказали, что вода на самом деле имеет вкус. По их словам, человеческий язык благодаря своим кислым клеткам способен распознать уникальный вкус...

В США набирает все большую популярность использования возобновляемых источников энергии. За последние девять лет мощность возобновляемой энергетики в...

Ученые работают над выведением «коров будущего». Новая порода коров будет более устойчивой к высоким температурам воздуха. В мире более половины крупн...

Вряд ли найдется человек, который не любовался бы радугой. Появившись на небосводе, она невольно приковывает внимание.
Радуга — одно из самых красивых явлений природы, и люди уже давно задумывались над ее природой.

Радуга всегда связывается с Дождем. Она может появиться и перед дождем, и во время дождя, и после него, в зависимости от того, как перемещается облако, дающее ливневые осадки.Первая попытка объяснить радугу как естественное явление природы была сделана в 1611 г. архиепископом Антонио Доминисом. Его объяснение радуги
противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни. Антонио Доминис умер в тюрьме, не дождавшись казни, но его тело и рукописи были сожжены.

Обычно наблюдаемая радуга — это цветная дуга угловым радиусом 42°, видимая на фоне завесы ливневого дождя или полос падения дождя, часто не достигающих поверхности Земли. Радуга видна в стороне небосвода, противоположной Солнцу, и обязательно при Солнце, не закрытом облаками. Такие условия чаще всего создаются при выпадении летних ливневых дождей, называемых в народе « грибными » дождями. Центром радуги является точка, диаметрально противоположная Солнцу,— антисолярная точка. Внешняя дуга
радуги красная, за нею идет оранжевая, желтая, зеленая дуги и т. д., кончая внутренней фиолетовой.

Радуги можно увидеть около водопадов, фонтанов, на фоне завесы капель, разбрызгиваемых поливальной машиной или полевой поливальной установкой. Можно самому создать завесу капель из ручного пульверизатора и, встав спиною к Солнцу, увидеть радугу, созданную собственными руками. У фонтанов и водопадов случалось видеть, кроме описанных двух основных и трех-четырех дополнительных дуг к каждой основной, еще одну или две радуги вокруг Солнца.
Откуда берется удивительный красочный свет, исходящий от дуг радуги? Все радуги — это солнечный свет, разложенный на компоненты и перемещенный по небосводу таким образом, что он кажется исходящим от части небосвода, противоположной той, где находится Солнце.
Научное объяснение радуги впервые дал Репе Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя. В то время еще не была открыта дисперсия — разложение белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.

Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, как преломляются цветные лучи в каплях дождя. По образному выражению американского ученого А. Фразера, сделавшего ряд интересных исследований радуги уже в наше время, „Декарт повесил радугу в нужном месте на небосводе, а Ньютон расцветил ее всеми красками спектра".
Несмотря на то, что теория радуги Декарта — Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги: положение главных дуг, их угловые размеры, расположение цветов в радугах различных порядков.

Предмет, который может разложить луч света на его составляющие, называется «призмой». Образуемые цвета создают полоску из цветных сочетающихся линий, которая называется «спектр».
Радуга и есть большой изогнутый спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате разложения луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы.

Радуга появляется только во время ливня, когда идет дождь и одновременно светит солнце. Находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть! Солнце посылает свои лучи, которые, попадая на капельки дождя, создают спектр. Солнце, ваши глаза и центр радуги должны находиться на одной линии!

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

Суеверные люди считали, что радуга является плохим предзнаменованием. Они считали, что души умерших переходят в потусторонний мир по радуге, и если появилась радуга, это означает чью-то близкую кончину.

Радуга - одно из самых удивительных явлений природы. Что такое радуга? Как она появляется? Эти вопросы интересовали людей во все времена. Даже Аристотель пытался разгадать ее тайну. Существует множество поверий и легенд, связанных с ней (дорога на тот свет, связь между небом и землей, символ изобилия и т.п.). Некоторые народы верили, что тот, кто пройдет под радугой, поменяет свой пол.

Ее красота поражает и восхищает. Глядя на этот разноцветный «волшебный мост», хочется верить в чудеса. Появление радуги в небе оповещает, что ненастье закончилось и пришла ясная солнечная пора.

Когда бывает радуга? Ее можно наблюдать во время дождя или после ливня. Но для ее возникновения недостаточно молнии и грома. Она появляется лишь в том случае, если сквозь тучи пробивается солнце. Нужны определенные условия для того, чтобы ее можно было заметить. Необходимо находиться между дождем (он должен быть спереди) и солнцем (оно сзади). Ваши глаза, центр радуги и солнце должны быть на одной линии, иначе этого волшебного моста вам не видать!

Наверняка многие замечали, что бывает, когда лучик падает на мыльный пузырь или на край скошенного зеркала. Он разделяется на разнообразные цвета (зеленый, синий, красный, желтый, фиолетовый и т.д.). Предмет, который разбивает луч на составляющие цвета, называют призмой. А образующуюся разноцветную линию - спектром.

Так что такое и есть изогнутый спектр, цветная полоса, образовавшаяся в результате разделения луча света при прохождении через дождевые капли (они в этом случае являются призмой).

Цвета солнечного спектра располагаются в определенном порядке. С одной стороны - красный, затем оранжевый, рядом - желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Радуга хорошо видна, пока капельки дождя падают равномерно и часто. Чем чаще, тем она ярче. Таким образом, в дождевой капле происходят сразу три процесса: преломление, отражение и разложение света.

Где увидеть радугу? У фонтанов, водопадов, на фоне капель, разбрызгиваемых и т.п. Ее расположение на небе зависит от положения солнца. Можно полюбоваться всем радужным кругом, если оказаться высоко в небе. Чем выше солнце поднимается над горизонтом, тем меньше становится цветной полукруг.

Первая попытка объяснить, что такое радуга, была предпринята в 1611 году Антонио Доминисом. Его объяснение отличалось от библейского, поэтому он был приговорен к смерти. В 1637 году Декарт дал научное явлению на основании преломления и отражения солнечного света. В то время еще не знали о разложении луча на спектр, то есть дисперсии. Поэтому радуга Декарта оказалась белой. Через 30 лет ее «раскрасил» Ньютон, дополнив теорию коллеги объяснениями преломления цветных лучей в каплях дождя. Несмотря на то, что теории уже более 300 лет, она правильно формулирует, что такое радуга,основные ее особенности (расположение цветов, положение дуг, угловые параметры).

Поразительно, как привычныые для нас свет и вода создают вместе совершенно новое, невообразимой красоты, произведение искусства, подаренное нам природой. Радуга всегда вызывает всплеск эмоций и надолго остается в памяти.

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

Введение

Актуальность работы

Летом я часто ездила, вместе с родителями, в сад, который находится за городом. Как-то вечером, мы сидели и ужинали на улице, вдруг сгустились тучи, и полил дождь. Мы спрятались под навес и наблюдали за окружающей природой. Запахло мокрой землей, травой, а воздух стал чистый и свежий. И вот дождь стих, кое-где появились на небе голубые просветы, в них проскальзывали солнечные лучи. И вдруг, через весь небосвод перекинулась разноцветная дуга, словно огромные ворота в небе. Да не одна, а две! Мы все очень обрадовались, стали любоваться и фотографировать двойную радугу. Но недолго нас радовала радуга своей красотой.

Радуга - одно из самых красивых явлений природы. Сколько радости приносит она и детям и взрослым. Её появление вызывает положительные эмоции, поднимает настроение людям. У Константина Дмитриевича Ушинского есть басня «Солнце и радуга». «Раз после дождя выглянуло солнышко, и появилась семицветная дуга радуга. Кто ни взглянет на радугу, всяк ею любуется. Загордилась радуга, да и стала хвалиться, что она красивее самого солнца. Услышало эти речи солнышко и говорит: «Ты красива - это, правда, но ведь без меня и радуги не бывает». А радуга только смеется да пуще хвалит себя. Тогда солнышко рассердилось и спряталось за тучу - и радуги как не бывало». Так на самом ли деле появление радуги невозможно без солнца. Почему радуги не бывает, в солнечную погоду без дождя, или в дождливую погоду без солнца.

Сегодня не каждый человек может объяснить появление радуги. Откуда берется радуга? Почему ее цвета появляются в определенном порядке? Почему бывает двойная радуга? Можно ли получить радугу искусственно, например, в домашних условиях? Чтобы ответить на все эти вопросы, я решила провести свое исследование.

Гипотезы исследования:

Радуга появляется в природе только в солнечный и дождливый день;

Можно получить радугу в домашних условиях, используя искусственный источник освещения.

Цель работы:

Узнать причину появления радуги.

Задачи:

Дать определение радуги;

Выяснить условия появления радуги в природе;

Выяснить, сколько цветов у радуги и что такое солнечный спектр;

Узнать, какие бывают радуги;

Попробовать получить радугу в домашних условиях разными способами.

Объект исследования: радуга

Методы исследования :

Изучение специальной литературы и Интернет-источников;

Проведение опытов получения радуги в домашних условиях, с использованием искусственного источника освещения;

Анализ полученных результатов.

2. Теоретический материал

2.1. Что такое радуга?

Существует несколько теорий, объясняющих его происхождение. В соответствии с одной из них, radoga является производным от праславянского корня radъ, значение которого аналогично англосаксонскому rot (радостный, благородный).

Некоторые исследователи языка склонны предполагать, что слово «райдуга», как произносится это слово в ряде диалектов современного русского языка, имеет народную этимологию, образовалось в результате слияния слов «рай» и «дуга». Так же оно звучало в русском языке в 17-18 веках. В таком случае радуга буквально означает «пестрая дуга».

В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака, и оттуда она падает живительным дождем.

Я прочитала значение слова «радуга» в различных толковых словарях:

«Радуга - разноцветная дуга на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях» (Толковый словарь Ожегова). «Радуга - разноцветная дуга на небосводе. Наблюдается, когда Солнце освещает завесу дождя, расположенную на противоположной от него стороне неба. Объясняется преломлением, отражением и дифракцией света в каплях дождя». (Современный толковый словарь. Астрономический словарь) .

Итак, я выяснила, что радуга - это разноцветная дуга на небосводе, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.

2.2. Причина появления радуги

Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину появления радуги. Он определил, что "радуга - это оптическое явление, а не материальный объект". Аристотель предположил, что радуга возникает в результате необычного отражения лучей солнечного света от облаков.

Явление радуги объяснил преломлением солнечных лучей в каплях дождя в 1267 году Роджер Бэкон.

Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик из Фрайберга, в 1304 г. воссоздавший ее на сферической колбе с водой. Однако открытие Теодорика было забыто.

Попытка объяснить радугу как естественное явление природы была сделана в 1611г. архиепископом Антонио Доминисом. Его объяснение радуги противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни. Антонио Доминис умер в тюрьме, не дождавшись, казни, но его тело и рукописи были сожжены.

Научное объяснение радуги дал, также, французский философ, математик, механик Рене Декарт в 1637г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя. В то время еще не было открыто разложение белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.

Основоположником семицветной радуги был Исаак Ньютон, который раскрыл причину появления радуги.

2.3. Преломление лучей. Спектр

Еще в 1666 году Исаак Ньютон доказал, что обычный белый свет - это смесь лучей разного цвета. «Я затемнил мою комнату, - писал он, - и сделал очень маленькое отверстие в ставне для пропуска солнечного света». На пути солнечного луча ученый поставил особое трехгранное стеклышко - призму. На противоположной стене он увидел разноцветную полоску - спектр. Ньютон объяснил это тем, что призма разложила белый свет на составляющие его цвета. Ньютон первый разгадал, что солнечный луч многоцветный.

Радуга - самый знаменитый, всем известный спектр. Во время дождя в воздухе находится огромное количество водяных капель. Каждая капелька дождя исполняет роль крохотной призмы. Солнечные лучи, которые проходят через дождевые капли, как сквозь призмы, преломляются в каплях дождя. В результате разложения лучей света, появляется большой изогнутый спектр - полоса цветных линий и отражается на противоположной стороне неба. Во время дождя в воздухе находится огромное количество водяных капель. А поскольку, их много, то и радуга получается в полнеба.

Проследим путь луча, проходящего через каплю. Преломившись на границе капли, луч входит в каплю и доходит до противоположной границы. Часть луча, преломившись, выходит из капли, часть снова идет внутри капли до очередной границы. Здесь снова часть луча, преломившись, выходит из капли, а некоторая часть идет через каплю и так далее. Каждый белый луч, преломляясь в капле, разлагается в спектр, и из капли выходит пучок расходящихся цветных лучей.

В солнечном спектре различают семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

2. 4. Цвета радуги

А теперь более подробно о цветах солнечного спектра или радуги. Исследования показали, что человеческий взгляд различает 160 оттенков цветов. Это происходит потому, что нет четкой границы между цветами, один цвет переходит в другой через все оттенки. Основные цвета радуги это красный, желтый и синий. Из них можно получить все иные цвета радуги. Наблюдаемые в радуге цвета чередуются в такой же последовательности, как и в спектре, получаемом при пропускании пучка солнечных лучей через призму. При этом внутренняя (обращенная к поверхности Земли) крайняя область радуги окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя крайняя область — в красный.

Иногда в небе видны целых 2, 3, 4 радуги — одна из них очень яркая, вторая — бледнее. Значит, солнечный луч дважды отражается в каплях воды. При этом, у другой радуги, цвета полос располагаются в обратном порядке — верхняя часть дуги имеет фиолетовую окраску, а нижняя — красную. Вторые радуги образуются из-за двойного отражения солнечного света внутри дождевых капель.

Цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. А также множество оттенков между этими цветами, поэтому четкого перехода из одного цвета в другой - нет. Цвета радуги расположены в строгой последовательности. Чтобы лучше запомнить их последовательность люди придумали такую фразу: «К аждый О хотник Ж елает З нать, Г де С идит Ф азан». По первым буквам слов и вспоминают цвета. Наружный край дуги обычно красный, а внутренний - фиолетовый.

Радугу всегда видели по-разному в разные периоды истории и в разных народах. В ней различали и три основных цвета, и четыре, и пять, и сколько угодно. Радужный Змей австралийских аборигенов был шестицветным. Некоторых африканские племена видят в радуге только два цвета — темный и светлый. Так откуда же взялись семь цветов в радуге? Как я сообщила ранее, проанализировать свет додумался только Ньютон. И, сначала, он насчитал пять цветов. В последствие, узрев ещё один цвет (оранжевый), посчитал это богословским наваждением (число 6 для него было дьявольским), стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы. Ньютон прибавил к шести перечисленным цветам спектра ещё один - индиго. Индиго — разновидность фиолетового цвета, среднее между тёмно-синим и фиолетовым. Название произошло от растения индиго, произрастающего в Индии, из которого добывали соответствующий краситель, использовавшийся для окраски одежды. Так Ньютон стал отцом семицветной радуги.

Разделение спектра на семь цветов прижилось, и в английском языке появилась следующая запоминалка — Richard Of York Gave Battle In Vain (In — для синего indigo). А со временем об индиго забыли и цветов стало шесть. Американских детей учат шести основным цветам радуги. Английских (немецких, французских, японских) тоже. Но все еще сложнее. Кроме разницы в количестве цветов существует другая проблема — цвета не те. Японцы, как и англичане, уверены, что в радуге шесть цветов. И с радостью вам их назовут: красный, оранжевый, желтый, голубой, синий и фиолетовый. А куда делся зеленый? Никуда, его в японском языке просто нет. Японцы, переписывая китайские иероглифы, иероглиф зеленого цвета потеряли (в китайском языке он есть). Англичане согласятся с японцами по количеству цветов, но никак по составу. У англичан в языке нет голубого цвета. А раз слова нет — то и цвета нет. Американский оранжевый — это отнюдь не наш оранжевый, а зачастую — скорее красный (в нашем понимании). Кстати в случае цвета прически, наоборот, red — это рыжий цвет.

2.5. Необычные радуги

В ходе исследования я узнала, что на земле бывают разные радуги, но чаще всего наблюдается обыкновенная радуга. Известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или, похоже, выглядят. Рассмотрим, какие бывают радуги.

Лунная (ночная)

Радугу можно увидеть и ночью при свете луны. Лунная радуга (также известная как ночная радуга) — радуга, порождаемая луной. Лунная радуга сравнительно более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что Луна отражает от Солнца меньше света, чем Солнце светит днём. Лунная радуга видна при очень ярком ночном Светиле - Луне. Ночью, когда высоко в темном, обязательно темном, небе висит полная, обязательно полная, луна и при этом напротив луны идет дождь, может посчастливиться увидеть ночную радугу! И она тоже будет казаться нам белой. Хотя на самом деле она разноцветная.

Туманная (белая) радуга

Белая или туманная радуга — радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу. Туманная радуга появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из очень мелких капелек воды. Почему же радуга кажется нам белой? Дело в размере капель, от которых отражаются солнечные лучи. Размеры частичек тумана настолько малы, что отдельные цветные полосы, на которые распадается при преломлении солнечный луч, расходятся в стороны не широким разноцветным веером, а едва-едва раскрывшимся. Краски как бы налагаются друг на друга, и глаз уже не различает цветов, а видит лишь бесцветную светлую дугу - белую радугу. Туманная радуга может появляться и ночью во время тумана, когда на небе яркая луна. Туманная радуга довольно редкое атмосферное явление.

Перевернутая радуга

Перевёрнутая радуга - это явление довольно редкое. В отличие от традиционной радуги, «улыбка на небе» появляется на чистом небосводе, без дождевых туч. Лучи солнца должны освещать под определенным углом тонкую похожую на дымку завесу облаков на высоте 7 - 8 тысяч метров. На подобной высоте перистые облака состоят из крошечных кристаллов льда. Солнечный свет, падая под определённым углом на эти кристаллы, разлагается на спектр и отражается в атмосферу. Перевернутая радуга гораздо ярче обычной радуги, а цвета расположены в обратном порядке, от фиолетового к красному. Но как только порядок из кристаллов нарушается, красочный эффект пропадает, и «улыбка на небе» растворяется.

Двойная радуга

Мы уже знаем, что радуга на небе появляется от того, что лучи солнца проникают сквозь дождевые капли, преломляются и отражаются на другой стороне неба разноцветной дугой. А иногда солнечный луч может соорудить на небе сразу две, три, а то и четыре радуги. Двойная радуга получается, когда световой луч отражается от внутренней поверхности дождевых капель дважды. Первая радуга, внутренняя, всегда ярче второй, внешней, а цвета дуг на второй радуге расположены в зеркальном отражении и менее яркие. Небо между радугами всегда более тёмное, чем другие участки неба. Участок неба между двумя радугами называется полосой Александра. Увидеть двойную радугу - хорошая примета - это к удаче, к исполнению желаний. Так что если вам посчастливилось увидеть двойную радугу, как мне, то поспешите загадать желание, и оно обязательно исполнится.

Зимняя радуга

Самым удивительным является — радуга зимой! Очень это странно и необыкновенно. Трещит мороз, а на бледно-голубом небе, вдруг, появляется радуга. Зимнюю радугу можно наблюдать только зимой, во время сильного мороза, когда холодное Солнце сияет на бледно-голубом небе, а воздух наполнен маленькими кристалликами льда. Солнечные лучи преломляются, проходя сквозь эти кристаллики, как сквозь призму и отражаются в холодном небе разноцветной дугой. Луч солнца проходит через эти кристаллики, преломляется, как в призме, и отражается в небе красивой радугой.

Кольцевая радуга

Как я выше объясняла, радуга сама по себе круглая. Но мы видим лишь её часть в виде дуги. Но при определенных обстоятельствах можно увидеть кольцевую радугу. Это возможно только с большой высоты, например, с самолета.

Округло-горизонтальная или огненная радуга

Округло-горизонтальная или огненная радуга - образуется, когда солнечный свет проходит через легкие перистые облака и возникает только в том случае, когда солнце находится очень высоко в небе. Получается, что загадочный небесный «огонь» рождается изо льда! Ведь перистые облака расположены очень высоко над землей, где в любое время года очень холодно, а потому и состоят они из плоских ледяных кристалликов! Солнечные лучи, проходя сквозь вертикальные грани ледяного кристалла, преломляются и зажигают огненную радугу или округло - горизонтальную дугу, так в науке называется огненная радуга. Огненная радуга относительно редкое и уникальное явление.

Красная

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

3. Практическая часть

3.1 Собственные исследования.

Опыты получения радуги в домашних условиях

Я провела несколько опытов получения радуги при искусственном источнике освещения:

Опыт №1: получение радуги в домашних условиях при помощи компакт-диска.

Оборудование: компакт-диск, источник света - фонарик.

Я взяла компакт-диск и «поймав» им свет от фонарика, направила его на стену. Получилась радуга. (Приложение №1, фотографии №1,2)

Опыт №2: получение радуги в домашних условиях при помощи зеркала, воды и фонарика.

Ход опыта:

Наполнила стеклянную ёмкость водой;

Поставила в воду зеркало с наклоном;

Направила свет фонарика на погружённую в воду часть зеркала;

В результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на дверце шкафа возникла радуга (Приложение №1, фотографии №3,4).

Опыт №3 : получение радуги в домашних условиях при помощи стеклянной призмы и фонарика. Опыт разложения света в спектр, при прохождении белого луча света сквозь призму.

Для этого я взяла стеклянный брелок, направила на него белый луч света, полученный от фонарика, и получила изображение радуги на стене. Свет, который казался белым, играл на стене всеми цветами радуги. Эти семицветные, яркие радужные полоски и называют солнечным спектром. Так я повторила опыт Ньютона, но только с искусственным источником света. (Приложение №1, фотографии №5,6)

Вывод : радугу можно получить в домашних условиях даже с помощью искусственного источника света.

Опыт №4: получение белого цвета, вследствие слияния семи цветов спектра, при помощи семицветного диска и дрели.

Если свет состоит из семи цветов, то семь цветов должны дать белый цвет. Я разделила белый круг на 7 частей и раскрасила в цвета радуги. Мы, с моим братом, закрепили на дрели разноцветный круг. Включив дрель, мы увидели, что при вращении разноцветный диск изменил цвет и стал белым (Приложение №1, фотографии № 7,8,9).

Вывод: свет состоит из семи цветов.

Опыт №5: получение радуги при помощи мыльных пузырей.

Я приготовила мыльный раствор и надула мыльный пузырь. На пузыре появилась радуга. Свет, проходя через мыльный пузырь, преломляется и распадается на цвета, в результате появляется радуга. Мыльный пузырь - это призма. (Приложение №1, фотографии № 10,11)

Опыт №6: получение радуги в солнечный день при помощи шланга с водой.

Если солнце ярко светит, есть еще один верный способ сделать радугу. Но для него придется выйти на улицу и взять шланг и подключить его к крану с водой. Теперь остается пережать конец шланга так, чтобы вода при выходе из отверстия шланга мелко распылялась, и направить ее вверх, на солнце. В брызгах воды мы увидим радугу. Радугу можно увидеть около водопадов, фонтанов, на фоне завесы капель, разбрызгиваемых поливальной машиной или полевой поливальной установкой. (Приложение №1, фотография № 12).

Выводы

За время работы над темой: «Как появляется радуга?», я достигла цели моей исследовательской работы. Теперь я знаю причину появления радуги и смогла создать радугу в домашних условиях. Выдвинутая гипотеза, что радуга появляется в природе только в солнечный и дождливый день, оказалась ошибочной. Я выяснила, что радуга может появляться в лунную ночь (без солнца), во время тумана (без дождя), без дождя в солнечный день (перевёрнутая и огненная радуги), а также зимой (без дождя) во время мороза. Конечно, появление радуги в солнечный и дождливый день бывает чаще всего, но не только. Я выяснила, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги. Думаю, что я помогла разгадать тайну солнечного луча и дала объяснение радуги, как природного явления. Опытным путём я доказала, что эффект радуги можно получить в домашних условиях и в любое время года. Все выдвинутые задачи выполнены. Теперь я знаю, когда появляется радуга, и как она образуется. Когда вам захочется полюбоваться радугой, надеюсь, что теперь и вы сможете получить радугу домашних условиях. Радуга - удивительное явление природы, можно сказать чудо природы, которое никогда не перестанет нас восхищать.

5. Список литературы

1. И.К. Белкин «Что такое радуга?», Квант. - 1984г. - № 12.

2. В.Л. Булат «Оптические явления в природе» - М.: Просвещение, 1974г.

3. А. Брагин «Обо всем на свете». Серия: Большая детская энциклопедия.

4. Я.Е. Гегузин «Кто творит радугу?» - Квант, 1988г.

5. В.В. Майер, Р. В. Майер «Искусственная радуга». Квант 1988г. - № 6.

6. «Что такое? Кто такой?» - детская энциклопедия, сост. В. С. Шергин, А. И. Юрьев. - М.: АСТ, 2007г.

7. Е. Пермяк «Волшебная радуга», 2008г. Изд.Эксмо

8. Интернет-источники.

Приложение №1

Опыт №1

Фотография №1 Фотография №2