Красивое описание радуги. Старт в науке

Люди давно задумывались над природой этого красивейшего явления природы. Человечество связало радугу с множеством поверий и легенд. В древнегреческой мифологии, например, радуга – это дорога между небом и землей, по которой ходила посланница между миром богов и миром людей Ирида. В Китае считали, что радуга - это небесный дракон, союз Неба и Земли. 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.

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

Радуга также фигурирует во многих народных приметах, связанных с предсказанием погоды. Например, радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и пологая - плохую.

Откуда же берется радуга?

Обратите внимание, что радугу можно наблюдать только перед дождем или после него. И только в том случае, если одновременно с дождем сквозь тучи пробивается солнце. Что при этом происходит? Лучи Солнца проходят через капельки дождя. А каждая такая капелька работает как призма. То есть она разлагает белый свет Солнца на его составляющие - лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цвета. Причем капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют спектром .

Преломление света при прохождении через призму.
Обратите внимание, что лучи разных цветов выходят из призмы под разными углами.

Радуга и есть огромный изогнутый спектр. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга - часть окружности, И чем выше находится наблюдатель, тем радуга полнее. С горы или самолёта можно увидеть и полную окружность! А почему радуга имеет форму дуги?

Вы можете видеть радугу только в том случае, если находитесь строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед вами). Иначе радуги не увидеть!

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов - снаружи находится фиолетовый, а внутри красный:

Чтобы запомнить последовательность цветов в радуге (или спектре) есть специальные простые фразы - в них первые буквы соответствуют первым буквам названий цветов:

К ак О днажды Ж ак-З вонарь Г оловой С ломал Ф онарь.
К аждый О хотник Ж елает З нать Г де С идит Ф азан.

Запомните их - и вы без труда в любое время сможете нарисовать радугу!

(!) Первым, кто объяснил природу радуги был Аристотель. Он определил, что "радуга - это оптическое явление, а не материальный объект".

Анна Лифанова
Что такое радуга? Конспект познавательного занятия для детей старшего дошкольного возраста

Цель. Развитие аналитико-синтетических способностей ребенка.

Задачи :

познакомить детей со свойством света превращаться в радужный спектр ;

Расширять представления о смешении цветов, составляющих белый цвет.

Материал и оборудование : Презентация с репродукциями картин художников с изображением радуги , литровая миска с водой, бутылочка светлого лака для ногтей.

Ход занятия:

Воспитатель : Послушайте, ребята,стихотворение :

Радуга

Радуга в небе весеннем висела,

Весело с неба на землю смотрела.

Радостно мы улыбались в ответ :

- Радуга – радуга , цвет – пересвет.

Радуга в небе недолго висела,

С неба на землю недолго смотрела :

Растаяла …

Что же на память она всем

Оставила?

Красные маки,

Желтый песок

Зеленый зажегся

На ветке листок.

Жук фиолетовый

Греет бока

Синяя плещет

Река в берега.

Оранжевым солнцем

Согреты леса

А у скворца

Голубые … глаза. В. Степанов

Воспитатель : Ребята, посмотрите на репродукции знаменитых художников. Что вы видите на всех этих картинах?

Дети : радугу

Воспитатель : А кто-нибудь знает, что такое радуга и как она появляется?

Дети отвечают, что она появляется после дождя, когда светит солнышко.

Воспитатель : Радуга – одно из красивейших явлений природы.

А вы, ребята, видели когда-нибудь радугу ?

На что она похожа?

Воспитатель выслушивает ответы детей : На коромысло, на дугу, на мост и др.

Воспитатель : Человек еще с древних времен задумывался над природой происхождения радуги и связывал появление на небе разноцветной дуги с множеством поверий и легенд. Одни считали, что радуга – это небесный мост , с которого на землю спускались боги или ангелы, другие говорили, что это дорога между небом и землёй или с ворота в другой потусторонний мир.

На самом же деле, радуга – это атмосферное явление, которое наблюдается при освещении Солнцем множества водяных капелек во время дождя или тумана, или после дождя. Когда солнечные лучики преломляются в каплях воды во время дождя, на небе появляется разноцветная дуга.

А давайте вспомним, сколько цветов имеет радуга и какие ?

Дети : 7 цветов, перечисляем цвета,вспоминая известный стишок : «Каждый охотник желает знать, где сидит его фазан» .

Воспитатель : Сейчас мы попробуем создать свою радугу

Опыт «Радужная пленка »

Поставить миску с водой на стол, чтобы на нее не падали прямые лучи света. Подержать над миской кисточку из пузырька с лаком, пока капля лака не упадет в воду. Наблюдать за поверхностью воды. Подвигать головой, чтобы посмотреть на воду с разных точек. Что мы увидели?

На разлившемся по воде тонком слое лака видны радужные переливы . Лак образует тонкую пленку на поверхности воды. Когда на поверхность этой пленки падает свет, каждый его луч частично отражается от нее. Другая часть луча достигает нижней поверхности пленки и тоже отражается от нее. Отражения лучей складываются друг с другом, и мы можем видеть переливы радужных тонов .

Физкультминутка :

В небе радуга висит в воздухе "нарисовать" радугу

Детвору веселит. потянуться вверх и помахать кистями рук

С нее, как с горки, опустить руки вниз

Едут Егорка, петух,

Кот, свинья и я. загибать пальцы на руке

Воспитатель : Сейчас мы поиграем с красками. Будем смешивать краски, чтобы нарисовать радугу .

К - красный

О - оранжевый

Ж - желтый

З – зеленый

Г – голубой

С – синий

Ф – фиолетовый

У нас с вами есть только 4 цвета : красный, желтый, синий, белый.

Как же нам нарисовать радугу ?

Дети предлагают свои варианты смешения красок.

Воспитатель : Давайте проверим ваши ответы. Красный у нас есть, оранжевый = красный + желтый, желтый - есть, зеленый = синий + желтый, голубой = синий + белый, синий есть, фиолетовый = синий + красный.

Я предлагаю каждому нарисовать свою радугу , только не перепутать расположение цветов.

И в конце занятия , мы опять поиграем с мыльными пузырями. Выпустив пузыри, внимательно посмотрите на них. У каждого пузыря есть радужная оболочка , которая также включает все цвета.

Радуга – это великолепное красочное явление издавна поражало воображение людей. Глядя на радугу, хочется верить в чудеса и волшебство. Какое из природных явлений может сравниться с по красоте с радугой? Появление радуги в небе означает, что вскоре наступит хорошая погода и ненастью пришел конец. Существует множество легенд о радуге, о которых Вы узнаете из этой статьи. Так же мы подробнее постараемся разобраться в причинах появления этого чудесного природного феномена и узнаем об интересных фактах о радуге. Читайте статью, задавайте вопросы и делитесь Вашими впечатлениями в комментариях.

В древнеиндийском эпосе «Ромаяна» мы находим 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 пересекались всеми семи цветами. Непременным атрибутом Ириды были золотые крылья. Они символизировали ее непостоянный нрав: ведь радуга появляется и исчезает всегда неожиданно.

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!

Объяснить появление радуги на небе с теоретической точки зрения не представляет особой сложности. Это элементарная оптика.Как же дождь и солнце рисуют радугу!?

Как известно, свет состоит из сочетания нескольких цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, голубого и фиолетового. Белый свет, проходящий через призму, на другой стороне отражается всеми цветами радуги. Но для того чтобы понять что такое радуга, необходимо разобраться в том, что происходит внутри призмы и как белый свет излучает столько цветов.

Призма – это трехгранник, обычно из прозрачного стекла или пластика. Призма «рисует» мини-радугу за счет разложения сложного света в спектр, когда узкая полоска белого света попадает на одну из граней треугольника. Рассеивание света в призме происходит за счет так называемого «коэффициента преломления» стекла. Каждый материал имеет свой отличительный коэффициент преломления. Когда свет проходит через материал (например, свет, движущийся по воздуху и попадающий в стеклянную призму), разница показателей преломления воздуха и стекла заставляют свет гнуться. Угол изгиба отличается от длины волны света. И поскольку белый свет проходит через две плоскости призмы, разные цвета гнуться (преломляются) и появляется нечто вроде радуги. Саму же радугу создают капли дождя, выступающие в качестве крошечных призм. Свет попадает в каплю дождя, отражается от другой стороны капли и выходит. Во время этого процесса происходит разложения света в спектр, точно также как это происходит в прозрачной трехгранной призме. Угол между лучом входящего света и лучом выходящего света составляет 42 градуса для красного цвета и 40 градусов для фиолетового. За счет разницы углов изгиба на небе появляется округлый обод, т.е. радуга. Иногда могут появиться сразу две радуги. Вторая радуга может образоваться, потому что в некоторых каплях дождя может происходить сразу двойное отражение. Для того чтобы одновременно происходило два отражения, необходимы капли определенного размера.Основной процесс появления радуги заключается в преломлении (рефракции) или «изгибе» света. Свет гнется, а точнее меняет свое направление, когда передвигается из одной среды в другую. Радуга появляется за счет того, что свет перемещается с разной скоростью в разные среды.

Итак, изгиб луча света попадает в прозрачную призму. Одна сторона световой волны немного медленнее другой, поэтому луч проходит сквозь границу воздуха и стекла под разным углом (по сути дела пучок света отражается от поверхности призмы). Свет снова поворачивается, когда выходит из призмы, потому что одна сторона света двигается быстрее другой.Помимо процесса изгиба света как такового, призма разделяет белый свет на его составляющие цвета. Каждый цвет белого света имеет свою характерную частоту, благодаря чему цвета двигаются с разной скоростью, проходя через призму.

Цвет, медленно преломляющийся в стекле, гнется больше, попадая из воздуха в призму, потому что в разной среде цвет движется с разной скоростью. Цвет, двигающийся быстрее в стекле, ослабевает не значительно, поэтому гнется не так сильно. За счет этого все цвета радуги, из которых состоит белый свет, разделяются по частоте, проходя через стекло. Если стекло дважды преломляет свет, как это происходит в призме, человек намного лучше видит все разделенные цвета белого света. Это называется рассеиванием.Капли дождя могут преломлять и рассеивать свет также как это происходит внутри призмы. При определенных условиях в результате такого преломления света на небе появляется радуга.Каждая капля по своему уникальна: капля имеет совершенно иной размер и консистенцию по сравнению со стеклянной призмой. Когда белый солнечный свет проникает в несколько капель дождя под определенным углом, на небе появляются красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые цвета, т.е. радуга. Замыкают радугу красный и фиолетовый цвета видимого светового спектра.

Когда свет проходит по воздуху в каплю воды, составляющие цвета белого света начинают рассеиваться, при чем скорость движения каждого цвета зависит от их частоты. Фиолетовый цвет, отражающийся в капле, преломляется под тупым углом, а красный – под острым. С правой стороны капли некоторый свет выходит на воздух, а оставшийся отражается назад. Немного отраженного света выходит с левой стороны капли, и вновь происходит преломление, когда свет движется к воздуху.

Таким образом каждая капля рассеивает белый солнечный свет на его составляющие цвета. Но почему мы видим широкие цветные ленты, словно каждая дождливая область рассеивает только один определенный цвет? Это потому что мы видим только тот цвет, который исходит из каждой капли. Когда к примеру капля А рассеивает белый свет, под определенным углом выходит только один красный свет, видимый для нашего глаза. Другие цветовые лучи преломляются под другим углом, поэтому мы их не видим. Солнечный свет одинаково проникает в падающие капли, поэтому все ближайшие капли излучают красный свет.Скорость движения капли Б по небу немного ниже, поэтому она уже не сможет излучать красный цвет. Но поскольку все остальные цвета имеют меньшую волну, то капля Б в данном случае будет излучать оранжевый цвет и все остальные цвета радуги по убыванию. Последним замкнет радугу фиолетовый цвет с наименьшей волной свечения. Если посмотреть на радугу сверху, то можно увидеть целый круг, состоящий из семи тонких кругов разного цвета. С земли же нам видно только арку радуги, появляющейся на горизонте. Иногда на небе появляется сразу две радуги, одна из которых имеет четкое очертания, другая же похожа на размытое отражение первой. Неяркая радуга образуется по такому же принципу, как и четкая, однако в этом случае свет отражается от поверхности внутри капли не один раз, а дважды. В результате такого двойного отражения, свет выходит из капли под другим углом, поэтому вторая радуга кажется немного выше. Если хорошенечко приглядеться, можно заметить, что цвета во второй радуге отражаются в обратном порядке по сравнению с первой радугой. В результате такого преломления света и рассеивания лучей появляется радуга. Привычный для нас солнечный свет и вода вместе создают новое произведение искусства, подаренное нам матушкой природой.

Блестящая яркими, великолепными красками, радуга поражала поэтическую фантазию первобытных народов. Она то протягивается над землей, то сверкает в самом саде Ирии, где на ней отдыхают райские птицы и крылатые души.

За радугой был признан особый, божественный характер, как и за всеми светилами, поэтому как в природе радуга находится на грани между грозой и солнечным светом, так и в народных сказаниях она находится в связи с богом грома и молний Перуном и светлой богиней Ладой, одно из наименований которой, между прочим, Перуница-громовержца. В преданиях радуга сравнивается с самыми разнообразными предметами.

Славяне издревле верят, что радуга «пьет» воду из озер, рек и морей: подобно змею, опустив свое жало в воду, набирает в себя воду, а после выпускает, отчего и бывает дождь; на концах радуги повешено по котелку с древними золотыми монетами. Легенда рисует трех божеств, один из которых держит радугу и подымает ею воду из реки, другой творит из этой воды облака, а третий, разрывая их, вызывает дождь. Это как бы триединое воплощение Перуна.

У западных славян есть поверье, что ведьма может украсть радугу и спрятать ее, а значит, произвести на земле засуху.

Существуют и такие поверья: радуга - мост между небом и землей; или пояс богини Лады; или путь на тот свет, по ней души умерших приходят иногда на грешную землю. Это символ изобилия, и если радуга долго не появлялась, следует ждать голода, неурожая.

В некоторых местах верили, что радуга - блестящее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает из моря-океана воду, а потом орошает ею поля и нивы. Это чудное коромысло хранится на небе, а по ночам - в созвездии Большой Медведицы. Загадки про радугу тоже сохранили уподобление ее коромыслу и ведрам с водой: «Два моря на дуге висят», «Разноцветное коромысло над рекою повисло».

Сербы, македонцы, болгары и западные украинцы верят, что прошедший под радугой изменяет свой пол. В западной Болгарии верили, что «если кто-то хочет изменить свой пол, он должен пойти во время дождя на реку и там, где радуга „пьет воду", на том же месте должен пить, и тогда он превратится из мужчины в женщину и из женщины в мужчину». Это свойство радуги может быть использовано для того, чтобы магически переменить пол будущего ребенка. «Если женщина, у которой рождались только девочки, пойдет напиться воды на том месте, где «пьет» радуга, то после этого у нее будут рождаться мальчики».

В Болгарии известно также представление о том, что радуга - это «пояс Господа, который он полощет во время дождя или сушит после дождя». Вместе с тем радугу называют и «поясом самовил». У сербов и хорватов говорят, что Бог с помощью радуги показывает женщинам, как надо ткать и какие цвета употреблять.

В Древней Индии радуга - это лук Индры, бога-громовержца; кроме того, в индуизме и в буддизме "радужное тело" - это высшее йогическое состояние, достижимое в царстве сансары.

В исламе радуга состоит из четырех цветов - красного, желтого, зеленого и синего, соответствующих четырем стихиям. В некоторых африканских мифах с радугой отождествляют небесную змею, которая служит стражем сокровищ или же охватывает кольцом Землю. Американские индейцы отождествляют радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир. У инков радуга связывалась со священным Солнцем, и правители инков носили ее изображение на своих гербах и эмблемах. У индейцев чибча-муисков радуга считалась добрым божеством. В специфических горных условиях Кордильер наблюдается удивительное природное явление: на фоне туманной дымки иногда возникает радуга, как бы обрамляя многократно увеличенное отражение самого наблюдателя. Главное святилище, посвященное богине Радуги, чибча воздвигли рядом с горным водопадом Текендама, где ярчайшая дуга высвечивается всегда, как только на водные брызги попадают лучи солнца. В скандинавской мифологии "Биврёст" ("трясущаяся дорога", "дрожащий путь") - радуга-мост, соединяющая небо и землю. Его охраняет страж богов Хеймдалль. Перед концом мира и гибелью богов мост рушится. В Древней Греции богиней радуги была девственная Ирида, вестница богов, дочь Тавманта и океаниды Электры, сестра гарпий. Она изображалась с крыльями и кадуцеем. Ее одеяние составляют переливающиеся цветами радуги капли росы.По представлениям древних, радуга соединяла небо и землю, поэтому с оформлением олимпийской мифологии Ирида считалась посредницей между богами и людьми. В отличие от Гермеса, Ирида выполняла приказания Зевса и Геры, не проявляя собственной инициативы.тКаноническое изображение Ириды - крылатая дева (обычно сидящая рядом с Герой), держащая в руках сосуд с водой, которым она доставляла воду облакам.

Согласно Библии радуга была создана Богом после всемирного потопа, как знак его обещания никогда больше не насылать на людей потоп. В талмудической традиции радуга была создана Богом на шестой день творения. У греков радуга - проявление богини Ирис. В средневековых христианских изображениях Христос в день Страшного Суда является восседающим на радуге. Радуга также ассоциируется с девой Марией, посредником между Богом и людьми. Символизм радуги зависит от количества цветов в ней.
Так в Китае в радуге различают пять цветов, соединение которых олицетворяет единство ин и янь. На основе аристотелевской триады христианский Запад видит в ней только три (символ Троицы) основных цвета: синий (небесная природа Христа), красный (страсти Христа) и зеленый (миссия Христа на земле).
Радуга - это образ мирного небесного огня, в отличие от молнии как выражения гнева небесных сил. Появление радуги после грозы, на фоне умиротворенной природы, вместе с солнцем, позволяло трактовать ее как символ мира. В Библии радуга выступает (в эпизоде с Ноевым ковчегом) как знак того, что вода более не будет потопом; в целом она рассматривается как символ завета, заключенного между Яхве и людьми. Полусфера радуги считалась сферой (вторая половина которой якобы погружена в океан), что
подчеркивало божественное совершенство этого природного явления. Согласно распространенному толкованию, красный цвет радуги олицетворяет гнев Божий, желтый - щедрость, зеленый - надежду, синий - умиротворение природных сил, фиолетовый - величие.

На небе радуга сияет и блестит,
Как будто нам по ней проход открыт.
Луч многоцветный опустился из небес,
В прекрасной радужной пыли сияет лес.

Листва мерцает, словно изумруд,
Отсветы радуги видны и там и тут,
Лес в сказку погрузился и затих,
Он хочет задержать чудесный миг.

Наукой всё для нас давно объяснено,
Но до конца понять природу не дано.
Завидев радугу в небесной синеве,
Мечтаем мы, что это символы извне.

Восторг уносит нас в заоблачный полёт,
Быть может, там разгадка чуда ждёт.
Нам светит радуга, свежа и хороша,
От ярких красок счастьем светятся глаза.

17 февраля 2013 в 15:39:17 | Категории: Природа , Фото , Другое

Еще в разделе:

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

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

Что же мы знаем о радуге?

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

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

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

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

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

Двойная радуга

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

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

Опыт

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

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

Задача

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

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

Волновые свойства света. Дисперсия.

Интересный факт

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

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

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

Вывод

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

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

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

Введение 3

Глава 1. Литературный анализ по теме исследования 5

1.1. Исторический аспект изучения темы 5

1.2. Основные понятия изучаемой проблемы 6

1.3. Характеристика видов радуги 9

Глава 2. Экспериментальная часть 11

2.1. Методика экспериментальной работы 11

2.2. Результаты экспериментальной работы 14

Заключение 17

Список литературы 18

Приложение 1. 19

Приложение 2. 21

Приложение 3. 22

Приложение 4. 26

Приложение 5. 28

Введение

Актуальность.

Наверное, нет человека, который не любовался бы радугой. Это великолепное красочное явление на небосводе издавна привлекало всеобщее внимание. Её считали доброй предвестницей, приписывали ей магические свойства. Все знают, что волшебными свойствами радуга может обладать лишь в сказках, а в действительности радуга - это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя. Однако не все знают, как именно образуется радуга. Когда и как её можно увидеть? Можно ли экспериментально исследовать радугу? Как получить искусственную радугу? Ответы на эти и многие другие вопросы даются в этой работе.

Объект исследования: природное явление - радуга.

Предмет исследования: способы получения радуги.

Я выдвинула следующую гипотезу: используя разные лабораторные установки, можно получить искусственную радугу и исследовать ее физические свойства в лабораторных условиях.

Цель моего исследования: выявить физические свойства радуги и экспериментально апробировать способы её получения в лабораторных условиях.

Поставленную цель я достигала, решая задачи:

собрать информацию о способах получения, свойствах и видах радуги;

сконструировать лабораторные установки для получения радуги и апробировать их в домашних условиях;

проанализировать теоретические и практические результаты своей работы.

Этапы исследования:

собрать информацию о видах и свойствах радуги (спросить у родителей, прочитать в книге, найти в Интернете);

подобрать экспериментальные работы по получению искусственной радуги;

сконструировать лабораторные установки для получения искусственной радуги;

провести эксперимент;

сравнить теоретический и практический результат по получению искусственной радуги;

оформить научно-исследовательскую работу;

подготовить доклад и презентацию к защите работы.

Методы и приемы: наблюдение, эксперимент, анализ.

Глава 1. Литературный анализ по теме исследования

1. Исторический аспект изучения темы

В русских летописях радуга называется «райской дугой» или сокращенно «райдуга». В Древней Греции радугу олицетворяла богиня Ирида («Ирида» означает «радуга»). По представлениям древних греков, радуга соединяет небо и землю, и Ирида была посредницей между богами и людьми. Радуга физическое явление. 8

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. 8

Научное объяснение радуги впервые дал Рене 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. 3

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.

1. Основные понятия изучаемой проблемы

Обычная 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. 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. 2

Дело в том, что более или менее сферическая капля, освещенная параллельным пучком лучей солнечного света, может образовать радугу только в виде круга.

Сколько же лучей радуги в пучке света, падающего на каплю? Их много, по существу, они образуют целый цилиндр. Геометрическое место точек их падения на каплю это целая окружность.

В результате прохождения через каплю и преломления в ней цилиндр белых лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой. 4

Размер и форма капель и их влияние на вид радуги

Вид радуги — ширина дуг, расположение и яркость цветовых тонов, положение дополнительных дуг очень сильно зависят от размера капель дождя. По виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу. Чем крупнее капли дождя, тем радуга получается уже и ярче. Особенно характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой, с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг. 8

Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Вертикальное сечение таких капель приближается к эллипсу.

Можно ли видеть целый круг радуги? С поверхности Земли можно наблюдать радугу в лучшем случае в виде половины круга, когда Солнце находится на горизонте. Когда Солнце поднимается, радуга уходит под горизонт. С самолета или с вертолета можно наблюдать радугу в виде целого круга. 8

Расчеты по формулам дифракционной теории, выполненные для капель разного размера, показали, что весь вид радуги — ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнитель-ных дуг очень сильно зависят от размера капель дождя. Приведем основные характеристики внешнего вида радуги для капель разных радиусов. 5

Радиус капель 0,5 —1 мм. Наружный край основной радуги яркий, темно-красный, за ним идет светло-красный и далее чередуются все цвета радуги. Особенно яркими кажутся фиолетовый и зеленый. Дополнительных дуг много (до пяти), в них чередуются фиолетово-розовые тона с зелеными. Дополнительные дуги непосредственно примыкают к основным радугам.

Радиус капель 0,25 мм. Красный край радуги стал слабее. Остальные цвета видны по-прежнему. Несколько фиолетово-розовых дополнительных дуг сменяются зелеными.

Радиус капель 0,10 —0,15 мм. Красного цвета в основной радуге больше нет. Наружный край радуги оранжевый. В остальном радуга хорошо развита. Дополнительные дуги становятся все более желтыми. Между ними и между основной радугой и первой дополнительной появились просветы.

Радиус капель 0,04 —0,05 мм. Радуга стала заметно шире и бледнее. Наружный край ее бледно-желтый. Самым ярким является фиолетовый цвет. Первая дополнительная дуга отделена от основной радуги довольно широким промежутком, цвет ее белесый, чуть зеленоватый и беловато-фиолетовый.

Радиус капель 0,03 мм. Основная радуга еще более широкая с очень слабо окрашенным чуть желтоватым краем, содержит отдельные белые полосы.

Радиус капель 0,025 мм и менее. Радуга стала совсем белой. Она при-мерно в два раза шире обычной радуги и имеет вид блестящей белой полосы. Внутри нее могут быть дополнительные окрашенные дуги, сначала бледно-голубые или зеленые, затем белесовато-красные. 1

Таким образом, по виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу. В целом, чем крупнее капли дождя, тем радуга получается уже и ярче, особенно характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие тона и непо-средственно, без промежутков, примыкают к основным радугам. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг.

Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Вертикальное сечение таких капель приближается к элипсу. Расчеты показали, что минимальное отклонение красных лучей при прохождении через сплющенные капли радиусом 0,5 мм составляет 140°. Поэтому угловой размер красной дуги будет не 42°, а только 40°. Для более крупных капель, например радиу-сом 1,0 мм, минимальное отклонение красных лучей составит 149°, а крас-ная дуга радуги будет иметь размер 31°, вместо 42°. Таким образом, чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги. 7

1. Характеристика видов радуги

Бывают ли радуги без дождя или без полос падения дождя? Бывают — в лаборатории. Искусственные радуги создавались в результате преломления света в одной подвешенной капельке дистиллированной воды, воды с сиропом или прозрачного масла. Размеры капель варьировались от 1,5 до 4,5 мм. Тяжелые капли вытягивались под действием силы тяжести, и их сечение представляло собою эллипс. При освещении капельки лучом гелий-неонового лазера появлялись не только первая и вторая радуги, но и необычайно яркие третья и четвертая, с центром вокруг источника света (в данном случае лазера). Иногда удавалось получать даже пятую и шестую радуги. Эти радуги, как первая и вторая, снова были в стороне, противоположной источнику. Правда, эти радуги были одноцветными, красными, так как образованы не белым источником света, а монохроматическим красным лучом. 8

Туманная радуга

В природе встречаются белые радуги. Они появляются при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из капелек радиусом 0,025 мм или менее. Их называют туманными радугами. Кроме основной радуги в виде блестящей белой дуги с едва заметным желтоватым краем наблюдаются иногда окрашенные дополнительные дуги: очень слабая голубая или зеленая дуга, а затем белесовато-красная.

Аналогичного вида белую радугу можно увидеть, когда луч прожектора, расположенного сзади вас, освещает интенсивную дымку или слабый туман перед вами. Даже уличный фонарь может создать, хотя и очень слабую, белую радугу, видимую на темном фоне ночного неба. 6

Лунные радуги

Аналогично солнечным могут возникнуть и лунные радуги. Они более слабые и появляются при полной Луне. Лунные радуги явление более редкое, чем солнечные. Для их возникновения необходимо сочетание двух условий: полная Луна, не закрытая облаками, и выпадение ливневого дождя или полос его падения (не достигающих Земли).

Радуги, образованные лунными лучами, не радужные и выглядят как светлые, совершенно белые дуги. Отсутствие красного цвета у лунных радуг даже при крупных каплях дождя объясняется низким уровнем освещения ночью, при котором полностью теряется чувствительность глаза к лучам красного цвета. Остальные цветные лучи радуги также теряют в значительной степени свой цветовой тон из-за неокрашенности ночного зрения человека. 8

Глава 2. Экспериментальная часть 2.1. Методика экспериментальной работы

Для получения радуги в лабораторных условиях существует множество способов и методик, мы в своей работе использовали следующие:

Опыт 1. Радуга в тазике.

Оборудование и материалы: стеклянная ёмкость; вода; зеркало.

Ход работы:

Оборудование и материалы: стеклянная ёмкость; вода; зеркало; белый лист бумаги; фонарик.

Ход работы:

Солнечным днём наполни большую стеклянную ёмкость водой. Затем опусти в воду зеркало. Подвигай это зеркало и найди такое его положение, при котором на стенках комнаты образуется радуга. Можешь зафиксировать положение зеркала.Дай воде успокоиться для того, чтобы радуга получилась более отчетливо. Дополнительно поставить перед тазиком с водой и зеркалом лист белой бумаги, направите свет фонарика на погруженную в воду часть зеркала, радуга появится на листе бумаги. Потом нарисуй или сфотографируй радугу так, как ты ее увидел.

Опыт 3. Радуга в коробке.

Оборудование и материалы: картонная коробка; канцелярский нож; компакт-диск типа CD-R; пластмассовая трубка; клей; фонарик; свечка; люминесцентная лампа.

Ход работы:

Возьмите большую картонную коробку. В ее боковой стенке прорежьте вертикальную щель высотой в несколько сантиметров и шириной от 3 до 5 миллиметров. Она будет придавать потоку света форму тонкой полоски, простирающейся в вертикальной плоскости. На противоположной стенке коробки поместить чистый компакт-диск типа CD-R.

Теперь в боковой стенке коробки прорежьте отверстие под трубку для наблюдения спектра. Несмотря на то, что трубка имеет круглое сечение, отверстие должно быть овальным, чтобы ее можно было поворачивать в горизонтальной плоскости.

Вставьте трубку в отверстие. Направьте щель на источник света. Загляните в трубку, и, поворачивая ее, найдите спектр и рассмотрите его.

Попробуйте пронаблюдать с помощью спектроскопа спектры различных источников света: солнца, лампы накаливания, люминесцентной лампы, свечи, светодиодов разных цветов.

Спектры, полученные при помощи спектроскопа, можно фотографировать веб-камерой или цифровым фотоаппаратом.

Оборудование и материалы: лист фанеры, нож, фонарь, лист белой бумаги, компакт-диск, карандаши, фотоаппарат.

Ход работы:

Возьмите лист фанеры, пластмассы или другого легкообрабатываемого непрозрачного материала. Его размеры должны быть примерно 300 на 300 миллиметров, толщина не критична. Прорежьте в его середине прямую щель длиной около 100 и шириной порядка 4 миллиметров.

Расположите лист вертикально. Сделайте для него подставку, чтобы его не требовалось держать в руках, ведь вам придется удерживать в них еще два предмета, затемните помещение.

Включите точечный источник света с непрерывным спектром. Это может быть, например, карманный фонарик на основе лампочки накаливания. Расположите его примерно в 500 миллиметрах от щели.

С противоположной стороны щели разместите под углом в 90 градусов лист обычной бумаги. Закрепите его.

Возьмите обычный компакт-диск (темный, например, RW, не подойдет). Расположите его между щелью и листом бумаги так, чтобы на него проецировался спектр.

Удерживая фонарик и диск, попросите помощника сфотографировать получившуюся радугу.

Держите фонарик и диск так, чтобы спектр не сдвигался. Обратите внимание на то, что к сдвигу диска он заметно чувствительнее, чем к сдвигу фонарика.

Затем попросите помощника взять цветные карандаши или фломастера. Пусть помощник обведет спектр карандашами или фломастерами тех цветов, которые соответствуют проецируемым.

Снимите получившийся лист, после чего отключите фонарь и разберите установку. Включите свет в помещении. Сравните получившиеся фотографию и рисунок между собой.

Ответьте на вопрос, почему цвета в любом спектре всегда расположены в одинаковом порядке?

Опыт 5. Радужный фонтан.

Оборудование и материалы: консервная банка, ножницы, электрическая лампочка, вода.

Ход работы:

В высокой консервной банке на высоте 5 см от дна надо просверлить круглое отверстие диаметром 5 - 6 мм. Электрическую лампочку с патроном надо аккуратно обернуть целлофановой бумагой и расположить ее напротив отверстия. В банку надо налить воды. Открыв отверстие, получим струю, которая будет освещена изнутри. В темной комнате она ярко светится и опят выглядит очень эффектно.

2.2. Результаты экспериментальной работы

Мы с мамой и папой дома проделали опыты, описанные в пункте 2.1. Результаты, полученные в ходе экспериментальной части работы можно описать следующим образом:

Опыт 1. Радуга в тазике.

Наполнили стеклянную чашку водой. Затем опустили в воду зеркало и осветили его фонариком. Подвигали зеркало, и нашли такое положение, при котором на стенках комнаты образовалась радуга. Когда вода успокоилась, радуга получилась более отчетливой.

Наблюдения:

Мы получили вид радуги, отражающийся на зеркале (приложение 1). Пучок света, отражённый зеркалом на выходе из воды, преломляется. Цвета, составляющие белый цвет, имеют разные углы преломления, поэтому они падают в разные точки и становятся видимыми.

Опыт 2. Радуга на белом листе.

Все осталось из опыта 1, только дополнительно поставили перед чашкой с водой лист белой бумаги, направили свет фонарика на зеркало, радуга появится на листе бумаги.

Наблюдения:

Нам удалось поймать зеркалом лучик, который подарил нам вот такую радугу... (приложение 2).

Опыт 3. Радуга в коробке.

Мы взяли большую картонную коробку. В ее боковой стенке прорезали вертикальную щель, на противоположной стенке коробки поместили чистый компакт-диск. В боковой стенке коробки прорезали отверстие под трубку для наблюдения спектра.

Вставили трубку в отверстие. Направили источник света на щель. Заглянули в трубку, и, поворачивая ее, нашли спектр.

Мы сфотографировали спектры, полученные при помощи домашнего спектроскопа, и сравнили их.

Наблюдения:

Освещая диск разными источниками света(фонариком, лампой накаливания) мы получили спектры одинакового состава, что видно на фотографиях (приложение 3).

Опыт 4. Изучение расположения цветов в радуге.

Из листа фанеры мы сделали подставку. В середине одной стороны прорезали прямую щель. Расположили лист белой бумаги вертикально. Затемнили помещение. Компакт-диск разместили между щелью и листом бумаги так, чтобы на него падали лучи света. Карманным фонариком осветили щель.

Наблюдения:

На листе бумаги появляется радуга (приложение 4), цвета в любом спектре всегда расположены в одинаковом порядке.

Опыт 5. Радужный фонтан.

В высокой консервной банке папа просверлил круглое отверстие. В банку мы налили воды. Электрическую лампочку с патроном аккуратно расположили напротив отверстия. В темной комнате открыли отверстие.

Наблюдения:

Получили струю, которая освещена изнутри, она ярко светится. На пути струи подставили палец, и вода разбрызгивалась в виде фонтан, у которого выбрасываемые струи освещаются изнутри (приложение 5).

Заключение

Выполнив эту работу, я убедилась, как много удивительного, поучительного, полезного для практики может заключаться, в хорошо знакомом явлении преломлении света.

В ходе своего исследования я сформулировала следующие выводы :

Для получения радуги в лабораторных условиях существует множество способов и методик.

В экспериментальной части приведено описание нескольких установок, с помощью которых искусственная радуга была получена в домашних условиях.

Полученные результаты при исследовании радуги могут быть интересны и полезны как для стороннего наблюдателя, так и для школьников.

В заключении необходимо отметить, что радуга - очень интересное явление, изучение которого требует больших усилий и является очень познавательным, а практическая ценность работы состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы учителями начальных классов при проведении уроков и занятий по ознакомлению с окружающим миром.

Список литературы

«Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия».

Белкин И.К. Что такое радуга? - «Квант» 1984, № 12, С. 20.

Булат В.Л. Оптические явления в природе. М.: Просвещение, 1974 г., 143 с.

Гегузин Я.Е. «Кто творит радугу?» - «Квант» 1988г., № 6, С. 46.

Зверева С.В. В мире солнечного света. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

Майер В.В., Майер Р.В. «Искусственная радуга» - «Квант» 1988 г., № 6, С.48.

Тарасов Л.В. Физика в природе. - М.: Просвещение, 1988.

http://www.allbest.ru

Приложение 1.

Фотографии результатов опыта 1

Рисунок 1. Подготовка оборудования к работе.