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.

Проте перше наукове дослідження та обґрунтування проводив арабський вчений-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 віці дітям 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 порядок розташування квітів у веселці. Для швидшого запам'ятовування були вигадані 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?

Екологія

У багатьох культурах існують легенди та міфи про силу веселки, люди присвячують їй твори мистецтва, музики та поезії.

Психологи стверджують, що люди захоплюються цим природним явищем, тому що веселка є обіцянкою світлого, "райдужного" майбутнього.

З технічного погляду веселка виникає, коли світло проходить через крапельки води в атмосфері, і заломлення світла призводить до звичного всім нам виду вигнутої арки різних кольорів.

Ось ці та інші цікаві факти про веселку:

7 фактів про веселку (з фото)

1. Веселку рідко можна побачити опівдні

Найчастіше веселка виникає вранці та ввечері. Щоб веселка змогла сформуватися, сонячне світло має потрапити до дощової краплі під кутом приблизно 42 градуси. Це навряд чи станеться, коли Сонце вище, ніж під кутом 42 градуси в небі.

2. Веселка з'являється і вночі

Веселку можна побачити і після настання темряви. Таке явище називають місячною веселкою. І тут промені світла заломлюються при відбитку від Місяця, а чи не безпосередньо від Сонця.

Як правило, вона буває менш яскравою, тому що чим яскравіше світло, тим різнобарвніше веселка.

3. Дві людини не можуть бачити одну і ту ж веселку

Світло, відбите від певних дощових крапель, відбивається від інших крапель з абсолютно різного кута для кожного з нас. Це створює різний образ веселки.

Так як дві людини не можуть перебувати в тому самому місці, вони не можуть бачити одну і ту ж веселку. Більше того, навіть кожне наше око бачить різну веселку.

4. Ми ніколи не зможемо досягти кінця веселки

Коли ми дивимось на веселку, здається, ніби вона пересувається разом із нами. Це відбувається тому, що світло, яке її формує, робить це з певної відстані та кута для спостерігача. І ця відстань завжди залишиться між нами та веселкою.

5. Ми не можемо бачити всі кольори веселки

Багато хто з нас з дитинства пам'ятає віршик, який дозволяє запам'ятати 7 класичних кольорів веселки (Кожен мисливець бажає знати, де сидить фазан).

Кожен – червоний

Мисливець – помаранчевий

Бажає – жовтий

Знати – зелений

Де – блакитний

Сидить – синій

Фазан – фіолетовий

Однак насправді веселка складається з більш ніж мільйона кольорів, включаючи кольори, які людське око не може побачити.

6. Веселка буває подвійною, потрійною і навіть четверною

Ми можемо побачити більше однієї веселки, якщо світло відображається всередині краплі і поділяється на кольори. Подвійна веселка з'являється, коли це відбувається всередині краплі двічі, потрійна - коли тричі і таке інше.

При четверній веселці щоразу, коли відбивається промінь, світло, а відповідно і веселка стає блідішою і тому останні дві веселки видно дуже слабо.

Щоб побачити таку веселку, потрібно щоб збіглося відразу кілька факторів, а саме абсолютно чорна хмара, або рівномірний розподіл розмірів дощових крапель, або дощ.

7. Ви можете самі змусити веселку зникнути

Використовуючи поляризаційні сонячні окуляри, можна перестати бачити веселку. Це тому, що вони покриті дуже тонким шаром молекул, які у вертикальні ряди, а світло, відбитий від води, поляризується горизонтально. Це можна побачити на відео.

Як зробити веселку?

Ви також можете зробити справжню веселку в домашніх умовах. Існує кілька способів.

1. Метод із використанням склянки води

Наповніть склянку водою і помістіть її на стіл перед вікном у сонячний день.

Покладіть аркуш білого паперу на підлогу.

Намочіть вікно гарячою водою.

Регулюйте склянку та папір, доки не побачите веселку.

2. Метод із використанням дзеркала

Помістіть дзеркало всередині склянки, наповненої водою.

Кімната має бути темною, а стіни білі.

Посвітліть ліхтариком у воду, рухаючи його, доки не побачите веселку.

3. Метод з використанням компакт-диска

Візьміть компакт-диск і протріть його, щоб він не був запорошеним.

Покладіть його на плоску поверхню, під світло чи перед вікном.

Дивіться на диск і насолоджуйтесь веселкою. Можете покрутити диск, щоб побачити, як рухаються кольори.

4. Метод серпанку

Використовуйте шланг для води у сонячний день.

Закрийте пальцем отвір шланга, створюючи серпанок

Направте шланг у бік Сонця.

Подивіться на серпанок, доки не побачите веселку.

Веселка – одне з найкрасивіших явищ природи. Людина з незапам'ятних часів замислювалася над її природою і пов'язувала появу на небі різнобарвної дуги з безліччю повір'їв та легенд. Люди порівнювали веселку то з небесним мостом, з якого на землю спускалися боги чи ангели, то з дорогою між небом та землею, то з брамою в інший потойбічний світ.

Що таке веселка

Веселка - це атмосферне оптичне явище, яке спостерігається при освітленні Сонцем безлічі водяних крапель під час дощу або туману, або після дощу. Внаслідок заломлення сонячних променів у краплях води під час дощу на небі з'являється різнокольорова дуга.

Веселка також виникає і в відбитих променях Сонця від водної поверхні морських заток, озер, водоспадів або великих річок. Така веселка з'являється на березі водойм і виглядає надзвичайно красиво.

Чому веселка різнокольорова

Дуги веселки різнокольорові, але щоб вони з'явилися, необхідне сонячне світло. Сонячне світло здається нам білим, але насправді складається з кольорів спектру. Ми звикли розрізняти у веселці сім кольорів - червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий, але так як спектр безперервний, то кольори плавно переходять один в одного через безліч відтінків.

Різнобарвна дуга з'являється тому, що промінь світла заломлюється в крапельках води, а потім, повертаючись до спостерігача під кутом 42 градуси, розщеплюється на складові від червоного до фіолетового кольору.

Яскравість відтінків і ширина веселки залежить від розміру крапель дощу. Чим більше краплі, тим вже й яскравіше веселка, тим більше червоного насиченого кольору. Якщо йде дрібний дощ, то веселка виходить широка, але з бляклими помаранчевими та жовтими краями.

Яка буває веселка

Ми найчастіше бачимо веселку у формі дуги, але дуга – це лише частина веселки. Веселка має форму кола, але ми спостерігаємо лише половину дуги, тому що її центр знаходиться на одній прямій з нашими очима та Сонцем. Цілком веселку можна побачити лише на великій висоті, з борту літака або з високої гори.

Подвійна веселка

Ми вже знаємо, що веселка на небі з'являється від того, що промені сонця проникають крізь дощові краплі, переломлюються і відбиваються з іншого боку неба різнобарвною дугою. А іноді сонячний промінь може спорудити на небі одразу дві, три, а то й чотири веселки. Подвійна веселка виходить, коли світловий промінь відбивається від внутрішньої поверхні дощових крапель двічі.

Перша веселка, внутрішня, завжди яскравіша за другу, зовнішню, а кольори дуг на другій веселки розташовані в дзеркальному відображенні і менш яскраві. Небо між веселками завжди темніше, ніж інші ділянки неба. Ділянка неба між двома веселками називається смугою Олександра. Побачити подвійну веселку - хороша прикмета-це до успіху, до виконання бажань. Так що якщо вам пощастило побачити подвійну веселку, поспішайте загадати бажання і воно обов'язково здійсниться.

Перегорнута веселка

Перевернута веселка-явище досить рідкісне. Вона з'являється за певних умов, коли на висоті 7-8 кілометрів тонкою завісою розташовуються хмари, що складаються з крижаних кристаликів. Сонячне світло, падаючи під певним кутом на ці кристали, розкладається на спектр і відбивається в атмосферу. Колір у перевернутій веселці розташовується у зворотному порядку: зверху знаходиться фіолетовий, а знизу – червоний.

Туманна веселка

Туманна веселка або біла з'являється при освітленні сонячним промінням слабкого туману, що складається з дуже дрібних крапельок води. Така веселка є дугою, забарвленою в дуже бліді кольори, а якщо крапельки зовсім дрібні, то веселка пофарбована в білий колір. Туманна веселка може з'являтися і вночі під час туману, коли на небі яскравий місяць. Туманна веселка досить рідкісне атмосферне явище.

Місячна веселка

Місячна веселка або нічна веселка з'являється вночі і породжується Місяцем. Місячна веселка спостерігається під час дощу, що йде навпроти Місяця, особливо добре видно місячну веселку під час повного місяця, коли яскравий Місяць знаходиться невисоко в темному небі. Також місячну веселку можна спостерігати в місцевостях, де є водоспади.

Вогняна веселка

Вогняна веселка – це рідкісне оптичне атмосферне явище. Вогняна веселка з'являється, коли сонячне світло проходить крізь перисті хмари під кутом 58 градусів над горизонтом. Ще однією необхідною умовою для появи вогненної веселки є шестикутні кристали льоду, що мають форму листа та їх грані мають бути паралельними до землі. Сонячні промені, проходячи крізь вертикальні грані крижаного кристала, заломлюються і запалюють вогненну веселку чи округло - горизонтальну дугу, так у науці називається вогненна веселка.

Зимова веселка

Зимова веселка – це дуже дивовижне явище. Таку веселку можна спостерігати лише взимку, під час сильного морозу, коли холодне Сонце сяє на блідо-блакитному небі, а повітря наповнене маленькими кристалами льоду. Сонячні промені переломлюються, проходячи крізь ці кристали, як крізь призму і відбиваються у холодному небі різнобарвною дугою.

Чи буває веселка без дощу?

Веселку можна спостерігати і в сонячний ясний день біля водоспадів, фонтанів, у саду при поливі квітів зі шланга, затиснувши отвір шланга пальцями, створюючи водяний серпанок і спрямовуючи шланг у бік Сонця.

Як запам'ятати кольори веселки

Якщо ви не можете запам'ятати, як розташовуються кольори у веселці, вам допоможе відома кожному з дитинства фраза: « Докожен Проохотник Жїлає Знати Где Зйде ФАзан».

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 давньогрецькій міфології, наприклад, веселка – це дорога між небом та 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; так як таким чином центр веселки при сонці, що високо стоїть, лежить нижче горизонту, 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 кулі можна побачити веселку і у вигляді більшої частини дуги кола, оскільки 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 ця 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 чи 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 прикметах, пов'язаних із прогнозом погоди. Наприклад, веселка висока і крута віщує хорошу погоду, а низька і полога - погану.

8. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Вступ

Актуальність роботи

Влітку я часто їздила разом із батьками до саду, який знаходиться за містом. Якось увечері, ми сиділи і вечеряли на вулиці, раптом згустилися хмари, і полив дощ. Ми сховалися під навіс і спостерігали навколишню природу. Запахло мокрою землею, травою, а повітря стало чистим і свіжим. І ось дощ стих, де-не-де з'явилися на небі блакитні просвіти, в них прослизали сонячні промені. І раптом, через весь небосхил перекинулася різнокольорова дуга, наче величезні ворота в небі. Та не одна, а дві! Ми всі дуже зраділи, почали милуватися та фотографувати подвійну веселку. Але недовго нас радувала веселка своєю красою.

Веселка - одне з найкрасивіших явищ природи. Скільки радості приносить вона дітям і дорослим. Її поява викликає позитивні емоції, піднімає настрій людям. Костянтин Дмитрович Ушинський має байку «Сонце і веселка». «Раз після дощу визирнуло сонечко, і з'явилася семикольорова дуга веселка. Хто не гляне на веселку, кожен нею милується. Загордилась веселка, та й почала хвалитися, що вона гарніша від самого сонця. Почуло ці промови сонечко і каже: «Ти гарна - це, правда, але без мене і веселки не буває». А веселка тільки сміється та пуще хвалить себе. Тоді сонечко розгнівалося і сховалося за хмару – і веселки як не бувало». Так чи дійсно поява веселки неможлива без сонця. Чому веселки не буває, у сонячну погоду без дощу або в дощову погоду без сонця.

Сьогодні не кожна людина може пояснити появу веселки. Звідки береться веселка? Чому її кольори з'являються у порядку? Чому буває подвійна веселка? Чи можна отримати веселку штучно, наприклад, у домашніх умовах? Щоб відповісти на ці запитання, я вирішила провести своє дослідження.

Гіпотези дослідження:

Веселка з'являється у природі лише у сонячний і дощовий день;

Можна отримати веселку в домашніх умовах, використовуючи штучне джерело освітлення.

Мета роботи:

Дізнатися причину появи веселки.

Завдання:

Дати визначення веселки;

З'ясувати умови появи веселки у природі;

З'ясувати, скільки кольорів у веселки та що таке сонячний спектр;

Дізнатися, які бувають веселки;

Спробувати отримати веселку в домашніх умовах у різний спосіб.

Об'єкт дослідження: веселка

Методи дослідження :

Вивчення спеціальної літератури та Інтернет-джерел;

Проведення дослідів отримання веселки в домашніх умовах з використанням штучного джерела освітлення;

Аналіз одержаних результатів.

2. Теоретичний матеріал

2.1. Що таке веселка?

Існує кілька теорій, які пояснюють його походження. Відповідно до однієї з них, radoga є похідним від праслов'янського кореня rad', значення якого аналогічне англосаксонському rot (радісний, шляхетний).

Деякі дослідники мови схильні припускати, що слово "райдуга", як вимовляється це слово в ряді діалектів сучасної російської мови, має народну етимологію, утворилося в результаті злиття слів "рай" та "дуга". Так само воно звучало російською мовою в 17-18 століттях. У такому разі веселка буквально означає «строката дуга».

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.

Я прочитала значення слова «райдуга» у різних тлумачних словниках:

«Райдуга -різнокольорова дуга на небесному склепінні, що утворюється внаслідок заломлення сонячних променів у дощових краплях» (Тлумачний словник Ожегова). «Райдуга- різнокольорова дуга на небосхилі. Спостерігається, коли Сонце висвітлює завісу дощу, розташовану на протилежному від нього боці неба. Пояснюється заломленням, відображенням та дифракцією світла у краплях дощу». (Сучасний тлумачний словник. Астрономічний словник).

Отже, я з'ясувала, що веселка – це різнокольорова дуга на небосхилі, що утворюється внаслідок заломлення сонячних променів у дощових краплях.

2.2. Причина появи веселки

Аристотель, давньогрецький філософ, намагався пояснити причину появи веселки. Він визначив, що "райдуга – це оптичне явище, а не матеріальний об'єкт". Аристотель припустив, що веселка виникає внаслідок незвичайного відбиття променів сонячного світла від хмар.

Явление веселки пояснив заломленням сонячних променів у краплях дощу 1267 року Роджер Бекон.

Першим зрозумів причину веселки німецький монах Теодорик з Фрайберга, який у 1304 р. відтворив її на сферичній колбі з водою. Проте відкриття Теодорика було забуте.

Спроба пояснити веселку як природне явище природи було зроблено 1611г. архієпископом Антоніо Домінісом. Його пояснення веселки суперечило біблійному, тому він був відлучений від церкви і засуджений до страти. Антоніо Домініс помер у в'язниці, не дочекавшись страти, але його тіло та рукописи були спалені.

Наукове пояснення веселки дав також французький філософ, математик, механік Рене Декарт в 1637р. Декарт пояснив веселку на підставі законів заломлення та відображення сонячного світла в краплях дощу, що випадає. У той час ще не було відкрито розкладання білого світла у спектр при заломленні. Тому веселка Декарта була білою.

Основоположником семикольорової веселки був Ісаак Ньютон, який розкрив причину появи веселки.

2.3. Заломлення променів. Спектр

Ще 1666 року Ісаак Ньютон довів, що звичайне біле світло - це суміш променів різного кольору. "Я затемнив мою кімнату, - писав він, - і зробив дуже маленький отвір у віконниці для пропуску сонячного світла". На шляху сонячного променя вчений поставив особливе тригранне скельце - призму. На протилежній стіні він побачив різнобарвну смужку – спектр. Ньютон пояснив це тим, що призма розклала біле світло на його кольори. Ньютон перший розгадав, що сонячний промінь багатобарвний.

Веселка – найзнаменитіший, всім відомий спектр. Під час дощу у повітрі знаходиться величезна кількість водяних крапель. Кожна крапелька дощу виконує роль крихітної призми. Сонячне проміння, яке проходить через дощові краплі, як крізь призми, переломлюється в краплях дощу. В результаті розкладання променів світла з'являється великий вигнутий спектр - смуга кольорових ліній і відбивається на протилежному боці неба. Під час дощу у повітрі знаходиться величезна кількість водяних крапель. А оскільки їх багато, то і веселка виходить у півнеба.

Простежимо шлях променя, що проходить через краплю. Переламавшись на межі краплі, промінь входить у краплю і доходить до протилежного кордону. Частина променя, переломившись, виходить із краплі, частина знову йде всередині краплі до чергового кордону. Тут знову частина променя, переломившись, виходить із краплі, а деяка частина йде через краплю тощо. Кожен білий промінь, переломлюючись у краплі, розкладається в спектр, і з краплі виходить пучок кольорових променів, що розходяться.

У сонячному спектрі розрізняють сім кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий.

2. 4. Кольори веселки

А тепер докладніше про кольори сонячного спектру чи веселки. Дослідження показали, що людський погляд розрізняє 160 відтінків кольорів. Це тому, що немає чіткої межі між квітами, один колір перетворюється на інший через всі відтінки. Основні кольори веселки це червоний, жовтий та синій. З них можна отримати всі інші кольори веселки. Спостерігаються у веселці кольори чергуються у такій послідовності, як і спектрі, одержуваному при пропусканні пучка сонячних променів через призму. При цьому внутрішня (навернена до поверхні Землі) крайня область веселки забарвлена ​​у фіолетовий колір, а зовнішня крайня область - у червоний.

Іноді в небі видно цілих 2, 3, 4 веселки - одна з них дуже яскрава, друга - блідіша. Отже, сонячний промінь двічі відбивається у краплях води. При цьому, в іншої веселки, кольори смуг розташовуються у зворотному порядку - верхня частина дуги має фіолетове забарвлення, а нижня - червоне. Другі веселки утворюються через подвійне відбиття сонячного світла всередині дощових крапель.

Колір веселки: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. А також безліч відтінків між цими кольорами, тому чіткого переходу з одного кольору до іншого – немає. Кольори веселки розташовані у суворій послідовності. Щоб краще запам'ятати їхню послідовність люди придумали таку фразу: « Докожен Проохотник Жїлає Знати, Где Зйде ФАзан». За першими буквами слів і згадують кольори. Зовнішній край дуги зазвичай червоний, а внутрішній – фіолетовий.

Веселку завжди бачили по-різному в різні періоди історії та в різних народах. У ній розрізняли і три основні кольори, і чотири, і п'ять, і скільки завгодно. Райдужний Змій австралійських аборигенів був шестиколірним. Деяких африканські племена бачать у веселці лише два кольори — темний та світлий. То звідки взялися сім квітів у веселці? Як я повідомила раніше, проаналізувати світло додумався лише Ньютон. І спочатку він нарахував п'ять кольорів. В наслідок, побачивши ще один колір (помаранчевий), вважав це богословським наваженням (число 6 для нього було диявольським), прагнучи створити відповідність між числом кольорів спектра та числом основних тонів музичної гами. Ньютон додав до шести перелічених кольорів спектра ще один – індиго. Індиго - різновид фіолетового кольору, середнє між темно-синім та фіолетовим. Назва походить від рослини індиго, що росте в Індії, з якого видобували відповідний барвник, який використовувався для фарбування одягу. Так Ньютон став батьком семикольорової веселки.

Поділ спектру на сім кольорів прижився, і в англійській мові з'явилася наступна запам'ятовування - Richard Of York Gave Battle In Vain (In для синього indigo). А згодом про індиго забули та квітів стало шість. Американських дітей навчають шести основних кольорів веселки. Англійських (німецьких, французьких, японських) теж. Але все ще складніше. Крім різниці у кількості кольорів, існує інша проблема — кольори не ті. Японці, як і англійці, впевнені, що у веселці шість кольорів. І з радістю вам їх назвуть: червоний, помаранчевий, жовтий, блакитний, синій та фіолетовий. А куди подівся зелений? Нікуди його в японській мові просто немає. Японці, переписуючи китайські ієрогліфи, ієрогліф зеленого кольору втратили (китайською мовою він є). Англійці погодяться з японцями за кількістю квітів, але ніяк за складом. Англійці в мові не мають блакитного кольору. А коли слова немає — то й кольору немає. Американський помаранчевий – це аж ніяк не наш помаранчевий, а найчастіше – скоріше червоний (у нашому розумінні). До речі, у разі кольору зачіски, навпаки, red — це рудий колір.

2.5. Незвичайні веселки

У ході дослідження я дізналася, що на землі бувають різні веселки, але найчастіше спостерігається звичайна веселка. Відомо багато інших оптичних феноменів, які виникають із схожих причин чи, схоже, виглядають. Розглянемо, які бувають веселки.

Місячна (нічна)

Райдугу можна побачити і вночі при світлі місяця. Місячна веселка (також відома як нічна веселка) - веселка, що породжується місяцем. Місячна веселка порівняно більш бліда, ніж звичайна. Це тим, що Місяць відбиває від Сонця менше світла, ніж Сонце світить вдень. Місячна веселка видна за дуже яскравого нічного Світила - Місяця. Вночі, коли високо в темному, обов'язково темному, небі висить повний, обов'язково повний місяць і при цьому навпроти місяця йде дощ, може пощастити побачити нічну веселку! І вона теж здаватиметься нам білою. Хоча насправді вона різнобарвна.

Туманна (біла) веселка

Біла або туманна веселка — веселка, що є широкою блискучою білою дугою. Туманна веселка з'являється при освітленні сонячним промінням слабкого туману, що складається з дуже дрібних крапельок води. Чому ж веселка здається нам білою? Справа у розмірі крапель, від яких відбиваються сонячні промені. Розміри частинок туману настільки малі, що окремі кольорові смуги, на які розпадається при заломленні сонячний промінь, розходяться в сторони не широким різнокольоровим віялом, а ледь розкрився. Фарби ніби накладаються одна на одну, і око вже не розрізняє кольорів, а бачить лише безбарвну світлу дугу - білу веселку. Туманна веселка може з'являтися і вночі під час туману, коли на небі яскравий місяць. Туманна веселка досить рідкісне атмосферне явище.

Перевернута веселка

Перевернута веселка - це явище досить рідкісне . На відміну від традиційної веселки, «усмішка на небі» з'являється на чистому небосхилі, без дощових хмар. Промені сонця повинні висвітлювати під певним кутом тонку схожу на серпанок завісу хмар на висоті 7 - 8 тисяч метрів. На такій висоті перисті хмари складаються з крихітних кристалів льоду. Сонячне світло, падаючи під певним кутом на ці кристали, розкладається на спектр і відбивається в атмосферу. Перевернута веселка набагато яскравіша за звичайну веселку, а кольори розташовані у зворотному порядку, від фіолетового до червоного. Але щойно порядок із кристалів порушується, барвистий ефект пропадає, і «усмішка на небі» розчиняється.

Подвійна веселка

Ми вже знаємо, що веселка на небі з'являється від того, що промені сонця проникають крізь дощові краплі, переломлюються і відбиваються з іншого боку неба різнобарвною дугою. А іноді сонячний промінь може спорудити на небі одразу дві, три, а то й чотири веселки. Подвійна веселка виходить, коли світловий промінь відбивається від внутрішньої поверхні дощових крапель двічі. Перша веселка, внутрішня, завжди яскравіша за другу, зовнішню, а кольори дуг на другій веселці розташовані в дзеркальному відображенні і менш яскраві. Небо між веселками завжди темніше, ніж інші ділянки неба. Ділянка неба між двома веселками називається смугою Олександра. Побачити подвійну веселку – гарна прикмета – це до успіху, до виконання бажань. Так що якщо вам пощастило побачити подвійну веселку, як мені, то поспішайте загадати бажання, і воно обов'язково здійсниться.

Зимова веселка

Найдивовижнішим є веселка взимку! Дуже це дивно і незвичайно. Тремтить мороз, а на блідо-блакитному небі, раптом, з'являється веселка. Зимову веселку можна спостерігати лише взимку, під час сильного морозу, коли холодне Сонце сяє на блідо-блакитному небі, а повітря наповнене маленькими кристалами льоду. Сонячні промені переломлюються, проходячи крізь ці кристали, як крізь призму і відбиваються у холодному небі різнобарвною дугою. Промінь сонця проходить через ці кристалики, переломлюється, як у призмі, і відбивається у небі гарною веселкою.

Кільцева веселка

Як я вище пояснювала, веселка сама собою кругла. Але бачимо лише її частину як дуги. Але за певних обставин можна побачити кільцеву веселку. Це можливо лише з великої висоти, наприклад, із літака.

Округло-горизонтальна або вогненна веселка

Округло-горизонтальна або вогненна веселка - утворюється, коли сонячне світло проходить через легкі перисті хмари і виникає лише в тому випадку, коли сонце дуже високо в небі. Виходить, що загадковий небесний вогонь народжується з льоду! Адже перисті хмари розташовані дуже високо над землею, де будь-якої пори року дуже холодно, а тому й складаються вони з плоских крижаних кристаликів! Сонячні промені, проходячи крізь вертикальні грані крижаного кристала, заломлюються і запалюють вогненну веселку чи округло - горизонтальну дугу, так у науці називається вогненна веселка. Вогненна веселка відносно рідкісне та унікальне явище.

Червона

Червона веселка з'являється в небі тільки на заході сонця і є останнім акордом веселки звичайної. Іноді вона буває надзвичайно яскравою і залишається видно навіть через 5-10 хвилин після заходу сонця. При заході сонця, промені проходять крізь повітря більш довгий шлях, а так як показник заломлення води для більш довгохвильового (червоного) світла менше, ніж для короткохвильового (фіолетового), то червоне світло менше відхиляється при заломленні. Коли Сонце опускається за обрій, веселка спочатку втрачає найкоротші фіолетові хвилі, вони розсіюються одразу. Потім зникають сині, блакитні, зелені та жовті хвилі. Залишається найстійкіша – червона дуга.

3. Практична частина

3.1 Власні дослідження.

Досвіди отримання веселки в домашніх умовах

Я провела кілька досвідів отримання веселки при штучному джерелі освітлення:

Досвід №1: отримання веселки в домашніх умовах за допомогою компакт-диска.

Обладнання: компакт-диск, джерело світла – ліхтарик.

Я взяла компакт-диск і «впіймавши» ним світло від ліхтарика, направила його на стіну. Вийшла веселка. (Додаток №1, фотографії №1,2)

Досвід №2: отримання веселки в домашніх умовах за допомогою дзеркала, води та ліхтарика.

Хід досвіду:

Наповнила скляну ємність водою;

Поставила у воду дзеркало з нахилом;

Направила світло ліхтарика на занурену у воду частину дзеркала;

Внаслідок заломлення променя у воді та його відображення від дзеркала на дверцятах шафи виникла веселка (Додаток №1, фотографії №3,4).

Досвід №3 : отримання веселки в домашніх умовах за допомогою скляної призми та ліхтарика. Досвід розкладання світла в спектр при проходженні білого променя світла крізь призму.

Для цього я взяла скляний брелок, направила на нього білий промінь світла, отриманий від ліхтарика, і одержала зображення веселки на стіні. Світло, яке здавалося білим, грало на стіні всіма кольорами веселки. Ці семикольорові, яскраві райдужні смужки називають сонячним спектром. Так я повторила досвід Ньютона, але лише зі штучним джерелом світла . (Додаток №1, фотографії №5,6)

Висновок : веселку можна отримати в домашніх умовах навіть за допомогою штучного джерела світла.

Досвід №4: отримання білого кольору, внаслідок злиття семи кольорів спектру, за допомогою семиколірного диска та дриля.

Якщо світло складається з семи кольорів, сім кольорів повинні дати білий колір. Я розділила біле коло на 7 частин і розфарбувала кольори веселки. Ми, з моїм братом, закріпили на дрилі різнобарвне коло. Увімкнувши дриль, ми побачили, що при обертанні різнокольоровий диск змінив колір і став білим (Додаток №1, фото № 7,8,9).

Висновок: світло складається із семи кольорів.

Досвід №5: отримання веселки за допомогою мильних бульбашок.

Я приготувала мильний розчин і надула мильну бульбашку. На міхурі з'явилася веселка. Світло, проходячи через мильний міхур, заломлюється і розпадається на кольори, в результаті з'являється веселка. Мильна бульбашка - це призма. (Додаток №1, фотографії № 10,11)

Досвід №6: отримання веселки у сонячний день за допомогою шлангу з водою.

Якщо сонце яскраво світить, є ще один вірний спосіб зробити веселку. Але для нього доведеться вийти надвір і взяти шланг і підключити його до крана з водою. Тепер залишається перетиснути кінець шланга так, щоб вода при виході з отвору шланга дрібно розпорошувалася, і направити її на сонце. У бризках води ми побачимо веселку. Веселку можна побачити біля водоспадів, фонтанів, на тлі завіси крапель, що розбризкують поливальною машиною або польовою поливальною установкою. (Додаток №1, фотографія №12).

Висновки

За час роботи над темою: «Як з'являється веселка?», я досягла мети моєї дослідницької роботи. Тепер я знаю причину появи веселки та змогла створити веселку в домашніх умовах. Висунута гіпотеза, що веселка з'являється у природі тількиу сонячний та дощовий день, виявилася помилковою. Я з'ясувала, що веселка може з'являтися в місячну ніч (без сонця), під час туману (без дощу), без дощу в сонячний день (перегорнута та вогненна веселки), а також узимку (без дощу) під час морозу. Звичайно, поява веселки у сонячний та дощовий день буває найчастіше, але не тільки. Я з'ясувала, який існує зв'язок між дощем, сонцем та появою веселки. Думаю, що я допомогла розгадати таємницю сонячного променя і дала пояснення веселки як природного явища. Досвідченим шляхом я довела, що ефект веселки можна отримати в домашніх умовах і будь-якої пори року. Усі висунуті завдання виконані. Тепер я знаю, коли з'являється веселка і як вона утворюється. Коли вам захочеться помилуватися веселкою, сподіваюся, що тепер і ви зможете отримати веселку в домашніх умовах. Веселка – дивовижне явище природи, можна сказати диво природи, яке ніколи не перестане нас захоплювати.

5. Список літератури

1. І.К. Бєлкін «Що таке веселка?», квант. - 1984р. - №12.

2. В.Л. Булат «Оптичні явища у природі» - М.: Просвітництво, 1974г.

3. А. Брагін «Про все на світі». Серія: Велика дитяча енциклопедія.

4. Я.Є. Гегузин «Хто творить веселку?» - Квант, 1988р.

5. В.В. Майєр, Р. В. Майєр «Штучна веселка». Квант 1988р. - №6.

6. Що таке? Хто такий?" - Дитяча енциклопедія, сост. В. С. Шергін, А. І. Юр'єв. - М: АСТ, 2007р.

7. Є. Перм'як «Чарівна веселка», 2008р. Вид.Ексмо

8. Інтернет-джерела.

Додаток №1

Досвід №1

Світлина №1 Світлина №2

Досвід №2

Світлина №4

Світлина №3

Досвід №3

Світлина №5 Світлина №6

Досвід №4

Світлина №7 Світлина №8 Світлина №9

Досвід №5

Світлина №10 Світлина №11

Досвід №6