Эффект радуги в домашних условиях

Радуга - одно из самых красивых явлений природы, она появляется только во время ливня, когда идет дождь и одновременно светит солнце, а еще после дождя или перед ним.

Люди уже давно задумывались над ее природой. Появление радуги в небе означало, что вскоре наступит хорошая погода и ненастью пришел конец. В старинных русских летописях радугу называют «РАЙСКОЙ ДУГОЙ» или сокращенно, «РАЙДУГОЙ». Её появления для людей означало «радужные» перспективы на будущее.

В древнеиндийском эпосе «Ромаяна» можно найти выражение «лук семицветный Громовника». Громовник – верховный бог, царь царей Индра. Древним грекам радуга представлялась посредницей между небом и землей, то есть между богами и людьми. Они отожествляли радугу с прекрасной Иридой и изображали ее одетой из шелка, который переливался всеми семи цветами. Непременным атрибутом Ириды были золотые крылья. Они символизировали ее непостоянный нрав: ведь радуга появляется и исчезает всегда неожиданно.

По старому английскому поверью, у подножия каждой радуги можно найти горшок с золотом. Еще и теперь встречаются люди, воображающие, что они действительно могут добраться к подножью радуги и что там виден особый мерцающий свет.

Арабы же полагали что радуга – это лук бога света Кузаха. После изнурительной борьбы с силами тьмы, которые стремились не допустить появление солнца на небе, Кузах неизменно выходил победителем и вешал радугу лук на облака. Славяне издревле считали радугу после обильного дождя вестницей победы, одержанной богом Перуном над духом зла.

Для возникновения радуги недостаточно только грома и молний. Если небо затянуто тучами, а на земле нет тени радугу не увидеть. И только когда через толщи туч пробивается солнце, создаются условия для ее появления. Прекрасная! Изменчивая и неуловимая! Отсюда и появилось выражение для тех, кто гонится за неосуществимой мечтой «Погнался за радугой».

Когда смотришь на это чудо, хочется много узнать о ней. Что такое радуга и как она получается? Почему радуга имеет форму дуги? Почему она разноцветная, сколько в ней цветов и как их запомнить? Почему в радуге нижний цвет - фиолетовый, а верхний – красный? Как увидеть радугу, и почему иногда снаружи обычной радуги видна вторая, менее яркая, в которой порядок цветов обратный? Можно ли увидеть радугу ночью? Можно ли пройти под радугой?

В чем секрет радуги?

Белого света на самом деле нет в природе. Солнечный луч или обычный луч белого света – это смесь нескольких разных цветов. Когда луч света движется сквозь воздух, с ним почти ничего не происходит, но если на его пути попадается прозрачное вещество, заметно отличающееся по плотности от воздуха, со светом начинают происходить интересные вещи. Попадая на границу такого вещества свет, отклоняется, но самое главное, что каждая его составляющая отклоняется по- разному. Так луч фиолетового цвета преломляется в наибольшей степени, в то время как красный – в наименьшей.

Это явление называется дисперсией. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, на выходе из нее получаются семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Эти цветные составляющие белого света называются спектром .

Радуга и есть большой изогнутый спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате разложения луча света, проходящего через мельчайшие капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы. Каждую такую каплю можно сравнить с круглым стеклянным аквариумом. Свет входит в каплю с одного ее конца, отражается от внутренней, противоположной поверхности под углом и выходит сквозь ту же поверхность, что и входил, но уже с другой точки.

Радуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или перед ним. Оно выглядит как дуга или окружность. Радугу можно увидеть не только в небе, но и у водопада или фонтана.

Наверняка, кто видел радугу, могли заметить, что солнце всегда находится с противоположной от радуги стороны. Чтобы наблюдать радугу находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть! Солнце, 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.

Любуясь радугой, можно заметить, какой высокий и крутой ее разноцветный мост. Но глядя с поверхности Земли не видно больше половины дуги. Совсем другое дело, если смотреть на радугу с вершины горы на низменную равнину – туда, где приземляются капли дождя. В поле зрения оказалась бы больше половины окружности, а при особо благоприятных условиях, например из кабины самолета, можно увидеть радугу в виде полного кольца.

Почему же человеческий глаз видит радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы? Здесь вступает в силу закон оптического преломления, при котором луч, проходя через каплю дождя, находящуюся в определенном положении в пространстве, преломляется 42 раза и становится видимым человеческому глазу именно в форме окружности. Вот как раз часть этой окружности все и привыкли наблюдать.

Почему в радуге нижний цвет – фиолетовый, а верхний – красный?

Каждая из семи составляющих белого цвета преломляется под своим углом. Луч фиолетового цвета преломляется в наибольшей степени, в то время как красный – в наименьшей .

Капли расположенные выше всего, посылают вниз, к глазу наблюдателя, наименее преломленные лучи красной части спектра. В то же время нижние капли посылают глазу лучи фиолетового цвета . Капли расположенные между ними посылают остальные цвета. Таким образом, существует значительное число капель, которые воспроизводят глазу человека весь диапазон цветов. А поскольку каждый наблюдатель воспринимает свет лишь от «своей» системы капель, то и видит он лишь «свою» радугу. То есть количество радуг равно количеству наблюдателей, хоть они и полагают, что любуются одной и той же радугой!

Почему иногда снаружи обычной радуги мы видим вторую, менее яркую, в которой порядок цветов обратный?

Причина второй радуги, как и первой, заключается в преломлении и отражении света в капельках воды. Однако перед тем как превратиться во «вторую радугу», лучи солнечного света успевают два раза, а не один, отразиться от внутренней поверхности каждой капельки. Капельки, дающее начало «второй радуге», находятся выше тех, что служат источником «первой».

Почему радуга так быстро исчезает?

Если бы капли всё время висели в воздухе, то можно было бы наблюдать радугу в течение всего дня. Почему же этого не происходит? Потому, что капли испаряются или, слившись друг с другом, падают на землю.

Интересно, что кроме солнечных радуг существуют еще и лунные радуги. Однако это явление очень редкое. Наблюдать его можно при полной Луне, на незакрытой облаками, при одновременном выпадении ливневого дождя. Но по сравнению с солнечными, лунные радуги более слабые, для них характерно отсутствие красного цвета даже при крупных каплях дождя. Все дело в слабости света исходящего от Луны.

Для запоминания последовательности цветов в солнечном спектре, есть фразы, первые буквы каждого слова в которых соответствуют первым буквам в названиях цветов.

Каждый (Красный) Как

Охотник (Оранжевый)Однажды

Желает (Жёлтый)Жак-

Знать (Зелёный) Звонарь

Где (Голубой)Головой

Сидит (Синий)Сломал

Фазан (Фиолетовый)Фонарь

Оказывается, так легче всего запомнить порядок цветов в радуге.

Первая попытка объяснить происхождение радуги с научной точки зрения была сделана в 1611 г. архиепископом Антонио Доминисом. Он объясняет, что радуга появляется в результате отражения света от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления – при входе в каплю и выходе из неё. Первая попытка закончилась плачевно. Автор рукописи был заточен в тюрьму, где и умер, дожидаясь смертной казни. Инквизиция приговорила любознательного священника к смерти за то, что его теория о возникновении радуги противоречила библейскому толкованию.

Теоретическое объяснение радуги впервые дал знаменитый французский философ, математик, физик и физиолог Рене Декарт в 1637 г. Он считал, что причиной радуги являются маленькие капли (диаметром менее 1 мм) только что прошедшего дождя, удерживаемые тёплыми восходящими потоками воздуха. Лучи солнца претерпевают в каплях два преломления и одно отражение и возвращаются обратно к наблюдателю под определённым углом.

А в 1672 сэр Исаак Ньютон провел исторический опыт. Он направил пучок света на грань стеклянной призмы, и на экране, установленном за ней, получился спектр из непрерывных переходящих одна в другую полос. Ученные выделили семь основных цветов, которые мы и наблюдаем в радуге.

Эксперимент «Эффект радуги в домашних условиях».

Цель опытов: показать, что можно самостоятельно, в домашних условиях расщепить видимый солнечный свет на отдельные цвета, воспроизведя эффект радуги.

Опыт № 1

Оборудование: таз, до краев наполненный водой; зеркальце, установленное в воде под углом 25°; источник света (солнце или настольная лампа).

Ход опыта: В солнечный день необходимо поставить около окна таз с водой и опустить в него зеркало. (Рис. 23) Нужно повернуть зеркальце под таким углом, чтобы на него падал яркий солнечный свет. Зеркало нуждается в подставке, так как угол между ним и поверхностью воды должен составлять 25°. Если зеркальце «поймает» луч света, то в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на стене или на потолке возникнет радуга. (Рис. 24,25)

Этот опыт можно провести и вечером: тогда источником света выступит настольная лампа. Спектр получится в затемненном помещении.

Опыт №2

Оборудование: лист бумаги, хрустальный бокал.

Ход опыта. Необходимо поставьте хрустальный бокал на белый лист бумаги. Попробовать поймать бокалом солнечный свет. На листе бумаги появятся цветные полосы радуги.

Опыт №3

Оборудование: тарелка с водой, лак для ногтей, «удочка» для пленки.

Ход опыта. Необходимо капнуть в воду каплю лака. На поверхности воды образуется тонкая пленка. Ее нужно аккуратно снять при помощи специального приспособления — «удочки». Пленка лака будет играть всеми цветами, напоминая крылья стрекозы. Луч белого света, попадая на тонкую пленку, частично отражается от нее, а частично проходит вглубь, отражаясь от ее внутренней поверхности.

Опыт №4

Стою и радуюсь:

Радуга, радуга!

Полоса – к полоске,

Линия – к линии:

Желтая, зеленая, красная, синяя

Мне сказали, будто это –

Все из солнечного света.

Если вместе их смешать,

Будет просто свет опять.

Цель: Показать, что из цветных составляющих можно получить белый цвет.

Оборудование: картонный круг, на который наклеены семь цветов радуги, электродрель.

Ход опыта. Точно также как белый цвет разлагается на составляющие, можно из цветных составляющих получить белый цвет. Если пропустить через стеклянную призму семь цветных лучей каждый под определенным углом, то на выходе из нее получится луч белого цвета. Но самостоятельно проделать этот опыт трудно. Но есть другой способ. Необходимо взять круг, вырезанный из картона и наклеить на него семь цветов радуги или раскрасить его в эти цвета. Насадить круг на ось электродрели и начать быстро вращать, то вместо цветного круга появится белый. Это происходит из-за свойства человеческого зрения. Глаз не может на быстро вращающемся круге видеть все цвета в отдельности, и они сливаются для него в один белый цвет.

Радуга – удивительное явление природы. Сколько бы раз человек не видел радугу, всегда с восхищением смотрит на это чудо.