Składnik tęczy. Wszystko o tęczy jako zjawisku fizycznym. Zjawisko naturalne - tęcza
Tekst pracy jest umieszczony bez obrazów i wzorów.
Pełna wersja praca dostępna jest w zakładce "Pliki prac" w formacie PDF
Wprowadzenie 3
Rozdział 1. Analiza literacka na temat badań 5
1.1. Historyczny aspekt badania tematu 5
1.2. Podstawowe pojęcia badanego problemu 6
1.3. Charakterystyka gatunków tęczy 9
Rozdział 2. Część eksperymentalna 11
2.1. Metodologia prac eksperymentalnych 11
2.2. Wyniki prac eksperymentalnych 14
Wniosek 17
Referencje 18
Dodatek 1. 19
Dodatek 2. 21
Załącznik 3. 22
Dodatek 4. 26
Załącznik 5. 28
Wstęp
Stosowność.
Chyba nie ma osoby, która nie podziwiałaby tęczy. To wspaniałe kolorowe zjawisko na niebie od dawna przyciągało uwagę wszystkich. Była uważana za dobrą zwiastunkę, przypisywaną jej magicznym właściwościom. Wszyscy wiedzą, że tęcza może mieć magiczne właściwości tylko w bajkach, ale w rzeczywistości tęcza to zjawisko optyczne związane z załamywaniem się promieni świetlnych na licznych kroplach deszczu. Jednak nie wszyscy wiedzą dokładnie, jak powstaje tęcza. Kiedy i jak możesz to zobaczyć? Czy można eksperymentalnie zbadać tęczę? Jak zdobyć sztuczną tęczę? Na te i wiele innych pytań odpowiada ta praca.
Przedmiot studiów: zjawisko naturalne - tęcza.
Przedmiot badań: sposoby na uzyskanie tęczy.
Przedstawiam następujące hipoteza: używając różnych konfiguracji laboratoryjnych, możesz uzyskać sztuczną tęczę i ją zbadać właściwości fizyczne w warunkach laboratoryjnych.
Cel moich badań: ujawniają właściwości fizyczne tęczy i eksperymentalnie testują metody jej wytwarzania w laboratorium.
Osiągnąłem swój cel, rozwiązując zadania:
zbierać informacje o metodach pozyskiwania, właściwościach i rodzajach tęczy;
zaprojektuj pomieszczenia laboratoryjne do uzyskania tęczy i przetestuj je w domu;
analizują teoretyczne i praktyczne wyniki swojej pracy.
Etapy badań:
zbierać informacje o rodzajach i właściwościach tęczy (zapytaj rodziców, przeczytaj książkę, znajdź ją w Internecie);
wybierz pracę eksperymentalną dotyczącą uzyskania sztucznej tęczy;
zbudować zaplecze laboratoryjne do uzyskania sztucznej tęczy;
zrobić eksperyment;
porównać teoretyczne i praktyczne wyniki uzyskania sztucznej tęczy;
organizować prace badawcze;
przygotować sprawozdanie i prezentację na obronę pracy.
Metody i techniki: obserwacja, eksperyment, analiza.
Rozdział 1. Analiza literacka na temat badań
- Historyczny aspekt badania tematu
W rosyjskich kronikach tęcza nazywana jest „łukiem raju” lub w skrócie „raiduga”. W Starożytna Grecja tęczę uosabiała bogini Irida („Irida” oznacza „tęcza”). Zgodnie z ideami starożytnych Greków tęcza łączy niebo z ziemią, a Irida była pośrednikiem między bogami a ludźmi. Tęcza to zjawisko fizyczne. 8
Tęcza zawsze kojarzy się z deszczem. Może pojawić się przed deszczem i podczas deszczu, a także po nim, w zależności od tego, jak porusza się chmura, dając obfite opady deszczu.
Pierwszą próbę wyjaśnienia tęczy jako zjawiska naturalnego podjął w 1611 r. arcybiskup Antonio Dominis. Jego wyjaśnienie dotyczące tęczy było sprzeczne z biblijnym, więc został ekskomunikowany i skazany na śmierć. Antonio Dominis zmarł w więzieniu nie czekając na egzekucję, ale jego ciało i rękopisy zostały spalone. 8
Naukowe wyjaśnienie tęczy po raz pierwszy podał René Descartes w 1637 roku. Kartezjusz wyjaśnił tęczę na podstawie praw załamania i odbicia światła słonecznego w kroplach padającego deszczu. W tym czasie nie odkryto jeszcze dyspersji - rozkładu światła białego na widmo po załamaniu. Dlatego tęcza Kartezjusza była biała.
30 lat później Izaak Newton, który odkrył rozpraszanie białego światła podczas załamania, uzupełnił teorię Kartezjusza, wyjaśniając, w jaki sposób kolorowe promienie załamują się w kroplach deszczu. 3
Pomimo tego, że teoria tęczy Kartezjusza-Newtona powstała ponad 300 lat temu, poprawnie wyjaśnia główne cechy tęczy: położenie głównych łuków, ich wymiary kątowe, układ kolorów w tęczach różnych rzędów .
- Podstawowe koncepcje badanego problemu
Zwykła tęcza to kolorowy łuk o promieniu kąta 42°, widoczny na tle kurtyny ulewnego deszczu lub smug opadowych, często nie sięgających powierzchni Ziemi. Tęcza jest widoczna po stronie nieba naprzeciw Słońca i zawsze przy Słońcu nie zakrytym chmurami. Środek tęczy to punkt diametralnie przeciwny do Słońca, punkt antysłoneczny. Zewnętrzny łuk tęczy jest czerwony, po którym następują łuki pomarańczowe, żółte, zielone itd., kończące się wewnętrznym fioletem. 2
Faktem jest, że mniej lub bardziej kulista kropla, oświetlona równoległym strumieniem promieni słonecznych, może tworzyć tęczę tylko w formie koła.
Ile promieni tęczy znajduje się w snopie światła padającym na kroplę? Jest ich wiele, w rzeczywistości tworzą cały cylinder. Miejscem ich upadku na kroplę jest całe koło.
W wyniku przejścia przez kroplę i załamania się w niej, cylinder białych promieni zamienia się w szereg kolorowych lejków włożonych jeden w drugi. Zewnętrzny lejek jest czerwony, włożony do niego pomarańczowy, żółty, potem zielony itd., zakończony wewnętrznym fioletem. 4
Wielkość i kształt kropelek oraz ich wpływ na wygląd tęczy
Rodzaj tęczy – szerokość łuków, położenie i jasność tonacji kolorów, położenie dodatkowych łuków są bardzo zależne od wielkości kropli deszczu. Po pojawieniu się tęczy można w przybliżeniu oszacować wielkość kropel deszczu, które uformowały tę tęczę. Im większe krople deszczu, tym węższa i jaśniejsza tęcza. Szczególnie charakterystyczna dla dużych kropli jest obecność intensywnego czerwonego koloru w głównej tęczy. Im mniejsze kropelki, tym szersza i słabsza tęcza z pomarańczową lub żółtą krawędzią. Dodatkowe łuki są bardziej oddalone zarówno od siebie, jak i od głównych tęczy. 8
Rodzaj tęczy zależy również od kształtu kropli. Spadające w powietrzu duże krople spłaszczają się i tracą kulistość. Przekrój pionowy takich kropel zbliża się do elipsy.
Czy można zobaczyć cały krąg tęczy? Z powierzchni Ziemi tęczę można zaobserwować co najwyżej w formie półkola, gdy Słońce znajduje się na horyzoncie. Kiedy słońce wschodzi, tęcza schodzi poniżej horyzontu. Z samolotu lub helikoptera możesz obserwować tęczę w postaci całego koła. 8
Obliczenia według wzorów teorii dyfrakcji, wykonane dla kropel różnej wielkości, wykazały, że cała forma tęczy - szerokość łuków, obecność, położenie i jasność poszczególnych tonów barwnych, położenie łuków dodatkowych bardzo silnie zależą od wielkości kropli deszczu. Oto główne cechy wygląd zewnętrzny tęcze dla kropli o różnych promieniach. 5
Promień spadku 0,5—1 mm. Zewnętrzna krawędź głównej tęczy jest jasna, ciemnoczerwona, następnie jasnoczerwona, a następnie wszystkie kolory tęczy zmieniają się naprzemiennie. Szczególnie jaskrawe wydają się fiolety i zielenie. Istnieje wiele dodatkowych łuków (do pięciu), ich fioletowo-różowe odcienie przeplatają się z zielonym. Dodatkowe łuki sąsiadują bezpośrednio z głównymi tęczami.
Promień kropli 0,25 mm. Czerwona krawędź tęczy osłabła. Pozostałe kolory są nadal widoczne. Kilka fioletowo-różowych dodatkowych łuków zostało zastąpionych zielonymi.
Promień zrzutu 0,10—0,15 mm. W głównej tęczy nie ma już czerwieni. Zewnętrzna krawędź tęczy jest pomarańczowa. Reszta tęczy jest dobrze rozwinięta. Dodatkowe łuki stają się coraz bardziej żółte. Pojawiły się przerwy między nimi oraz między główną tęczą a pierwszą dodatkową.
Promień spadku 0,04—0,05 mm. Tęcza stała się zauważalnie szersza i bledsza. Jego zewnętrzna krawędź jest bladożółta. Najjaśniejszy kolor to fiolet. Pierwszy dodatkowy łuk oddzielony jest od głównej tęczy dość szeroką przerwą, jego kolor jest białawy, lekko zielonkawy i białawo-fioletowy.
Promień kropli 0,03 mm. Główna tęcza jest jeszcze szersza z bardzo słabo zabarwioną, lekko żółtawą krawędzią, zawiera osobne białe paski.
Promień kropli wynosi 0,025 mm lub mniej. Tęcza jest całkowicie biała. Jest około dwa razy szersza niż zwykła tęcza i wygląda jak lśniący biały pasek. Wewnątrz mogą znajdować się dodatkowe kolorowe łuki, najpierw bladoniebieskie lub zielone, a następnie białawoczerwone. 1
Stąd po pojawieniu się tęczy można w przybliżeniu oszacować wielkość kropel deszczu, które uformowały tę tęczę. Ogólnie rzecz biorąc, im większe krople deszczu, tym węższa i jaśniejsza tęcza, szczególnie w przypadku dużych kropli występuje nasycona czerwień w głównej tęczy. Liczne dodatkowe łuki również mają jasne kolory i bezpośrednio, bez przerw, przylegają do głównych tęczy. Im mniejsze kropelki, tym szersza i wyblakła tęcza z pomarańczową lub żółtą krawędzią. Dodatkowe łuki są bardziej oddalone zarówno od siebie, jak i od głównych tęczy.
Rodzaj tęczy zależy również od kształtu kropli. Spadające w powietrzu duże krople spłaszczają się i tracą kulistość. Przekrój pionowy takich kropel zbliża się do elipsy. Obliczenia wykazały, że minimalne odchylenie promieni czerwonych przy przejściu przez spłaszczone krople o promieniu 0,5 mm wynosi 140°. Dlatego rozmiar kątowy czerwonego łuku nie będzie wynosił 42°, a tylko 40°. W przypadku większych kropel, takich jak promień 1,0 mm, minimalne odchylenie promieni czerwonych wyniesie 149°, a czerwony łuk tęczy będzie miał rozmiar 31° zamiast 42°. Zatem im silniejsze spłaszczenie kropel, tym mniejszy promień tęczy tworzą. 7
- Charakterystyka gatunków tęczy
Czy są tęcze bez deszczu, czy bez smug? Zdarzają się w laboratorium. Sztuczne tęcze powstały w wyniku załamania światła w pojedynczej zawieszonej kropli wody destylowanej, wody z syropem lub klarownego oleju. Rozmiary kropel wahały się od 1,5 do 4,5 mm. Ciężkie krople wydłużały się pod wpływem grawitacji, a ich przekrój był elipsą. Gdy kropla została oświetlona wiązką lasera helowo-neonowego, pojawiła się nie tylko pierwsza i druga tęcza, ale także niezwykle jasna trzecia i czwarta, skupiona wokół źródła światła (w tym przypadku lasera). Czasami można było otrzymać nawet piątą i szóstą tęczę. Te tęcze, podobnie jak pierwsza i druga, znów były w kierunku przeciwnym do źródła. To prawda, że te tęcze były monochromatyczne, czerwone, ponieważ zostały utworzone nie przez białe źródło światła, ale przez monochromatyczny czerwony promień. 8
mglista tęcza
Białe tęcze występują w naturze. Pojawiają się, gdy są podświetlone. promienie słoneczne lekka mgła składająca się z kropelek o promieniu 0,025 mm lub mniejszym. Nazywane są mglistymi tęczami. Oprócz głównej tęczy w postaci lśniącego białego łuku z ledwo zauważalnym żółtawym brzegiem, czasami obserwuje się kolorowe dodatkowe łuki: bardzo słaby łuk niebieski lub zielony, a następnie białawą czerwień.
Podobny rodzaj białej tęczy można zobaczyć, gdy reflektor za tobą oświetla intensywną mgłę lub słabą mgłę przed tobą. Parzysty światła może stworzyć, choć bardzo słabą, białą tęczę widoczną na ciemnym tle nocnego nieba. 6
księżycowe tęcze
Podobnie jak tęcze słoneczne, mogą również wystąpić tęcze księżycowe. Są słabsze i pojawiają się podczas pełni księżyca. Tęcze księżycowe są rzadsze niż tęcze słoneczne. Do ich wystąpienia niezbędna jest kombinacja dwóch warunków: pełni księżyca, nie przykryty chmurami, oraz opad ulewnego deszczu lub smugi jego opadu (nie dotarcie do Ziemi).
Tęcze utworzone przez promienie księżyca nie opalizują i wyglądają jak jasne, całkowicie białe łuki. Wyjaśniono brak czerwonego koloru w tęczach księżycowych, nawet przy dużych kroplach deszczu niski poziom oświetlenie w nocy, w którym wrażliwość oka na czerwone promienie jest całkowicie utracona. Pozostałe promienie barwne tęczy również w dużej mierze tracą tonację barwną z powodu braku koloru w ludzkim widzeniu w nocy. 8
Rozdział 2. Część eksperymentalna 2.1. Metodologia prac eksperymentalnych
Aby uzyskać tęczę w laboratorium, istnieje wiele metod i technik, w naszej pracy wykorzystaliśmy:
Doświadczenie 1. Tęcza w niecce.
Sprzęt i materiały: szklany pojemnik; woda; lustro.
Proces pracy:
W słoneczny dzień napełnij wodą duży szklany pojemnik. Następnie zanurz lustro w wodzie. Przesuń to lustro i znajdź pozycję, w której tęcza tworzy się na ścianach pokoju. Możesz ustalić pozycję lustra.Poczekaj, aż woda się uspokoi, aby tęcza była bardziej wyraźna, a następnie narysuj lub sfotografuj tęczę tak, jak ją widzisz.
Sprzęt i materiały: szklany pojemnik; woda; lustro; biała kartka papieru; latarka.
Proces pracy:
W słoneczny dzień napełnij wodą duży szklany pojemnik. Następnie zanurz lustro w wodzie. Przesuń to lustro i znajdź pozycję, w której tęcza tworzy się na ścianach pokoju. Możesz ustalić położenie lustra.Pozwól wodzie się uspokoić, aby tęcza była bardziej wyraźna. Dodatkowo połóż kartkę białego papieru przed miską z wodą i lustrem, skieruj światło latarki na część lustra zanurzoną w wodzie, na kartce papieru pojawi się tęcza. Następnie narysuj lub sfotografuj tęczę tak, jak ją widziałeś.
Doświadczenie 3. Tęcza w pudełku.
Sprzęt i materiały: pudełko kartonowe; nóż biurowy; CD typu CD-R; plastikowa rura; klej; latarka; świeca; Lampa fluorescencyjna.
Proces pracy:
Weź duży pudełko kartonowe. W jego bocznej ścianie wytnij pionową szczelinę o wysokości kilku centymetrów i szerokości od 3 do 5 milimetrów. Nada strumieniowi światła kształt cienkiego paska biegnącego w płaszczyźnie pionowej. Umieść czystą płytę CD-R na przeciwległej ścianie pudełka.
Teraz wytnij otwór w bocznej ściance pudełka na rurkę do obserwacji widma. Chociaż rura jest okrągła, otwór musi być owalny, aby można go było obracać w poziomie.
Włóż rurkę do otworu. Skieruj szczelinę na źródło światła. Zajrzyj do tuby i obracając ją, znajdź widmo i zbadaj je.
Spróbuj obserwować za pomocą spektroskopu widma różnych źródeł światła: słońca, żarówek, świetlówek, świec, diod LED różne kolory.
Widma uzyskane za pomocą spektroskopu można fotografować kamerą internetową lub aparatem cyfrowym.
Sprzęt i materiały: arkusz sklejki, nóż, latarka, kartka białego papieru, płyta CD, ołówki, aparat fotograficzny.
Proces pracy:
Weź arkusz sklejki, plastiku lub innego łatwego do przycięcia nieprzezroczystego materiału. Jego wymiary powinny wynosić około 300 na 300 milimetrów, grubość nie jest krytyczna. Wytnij w środku prostą szczelinę o długości około 100 mm i szerokości około 4 mm.
Ustaw arkusz pionowo. Ustaw go tak, aby nie trzeba go było trzymać w rękach, bo będziesz musiał trzymać w nich jeszcze dwa przedmioty, zaciemnij pomieszczenie.
Włącz źródło światła o ciągłym widmie punktowym. Może to być np. kieszonkowa latarka oparta na żarówce żarowej. Umieść go około 500 milimetrów od szczeliny.
Po przeciwnej stronie szczeliny umieść kawałek zwykłego papieru pod kątem 90 stopni. Zapnij go.
Weź zwykłą płytę CD (ciemna płyta, taka jak RW, nie zadziała). Umieść go między szczeliną a kartką papieru, aby rzutować na nią widmo.
Trzymając latarkę i dysk poproś asystenta o zrobienie zdjęcia powstałej tęczy.
Trzymaj latarkę i dysk tak, aby widmo się nie przesuwało. Należy pamiętać, że jest on zauważalnie bardziej wrażliwy na przesunięcie dysku niż na przesunięcie latarki.
Następnie poproś asystenta o zabranie kolorowych ołówków lub pisaków. Poproś asystenta, aby prześledził widmo za pomocą ołówków lub pisaków w kolorach pasujących do wyświetlanych kolorów.
Usuń powstały arkusz, a następnie wyłącz latarkę i zdemontuj instalację. Włącz światła w pokoju. Porównaj otrzymane zdjęcie i rysunek ze sobą.
Odpowiedz na pytanie, dlaczego kolory w dowolnym spektrum są zawsze w tej samej kolejności?
Doświadczenie 5. Tęczowa fontanna.
Sprzęt i materiały: puszka, nożyczki, żarówka, woda.
Proces pracy:
W wysokiej puszce na wysokości 5 cm od dna należy wywiercić okrągły otwór o średnicy 5 - 6 mm. Żarówkę elektryczną z wkładem należy starannie owinąć papierem celofanowym i umieścić naprzeciw otworu. Musisz wlać wodę do słoika. Otwarcie dziury , otrzymujemy strumień, który będzie oświetlony od wewnątrz. W ciemnym pomieszczeniu świeci jasno i wygląda bardzo efektownie.
2.2. Wyniki prac eksperymentalnych
Mama i tata i ja przeprowadziliśmy w domu eksperymenty opisane w akapicie 2.1. Wyniki uzyskane w części eksperymentalnej pracy można opisać następująco:
Doświadczenie 1. Tęcza w niecce.
Napełnij szklany kubek wodą. Następnie opuścili lustro do wody i zapalili je latarką. Przesunęli lustro i znaleźli pozycję, w której tęcza utworzyła się na ścianach pokoju. Kiedy woda się uspokoiła, tęcza stała się bardziej wyraźna.
Obserwacje:
Otrzymaliśmy rodzaj tęczy odbitej w lustrze (Załącznik 1). Wiązka światła odbita przez lustro na wyjściu z wody ulega załamaniu. Kolory, które tworzą biały kolor, mają różne kąty załamania światła, więc padają w różnych punktach i stają się widoczne.
Doświadczenie 2. Tęcza na białym prześcieradle.
Z eksperymentu 1 pozostało wszystko, tylko dodatkowo położyli kartkę białego papieru przed filiżanką wody, skierowali światło latarki na lustro, na kartce papieru pojawi się tęcza.
Obserwacje:
Udało nam się złapać promień lustrem, które dało nam taką tęczę… (Załącznik 2).
Doświadczenie 3. Tęcza w pudełku.
Wzięliśmy duże kartonowe pudełko. W jego bocznej ściance wycięto pionową szczelinę, a na przeciwległej ściance pudełka umieszczono czystą płytę CD. W bocznej ściance pudełka wycięto otwór na rurkę do obserwacji widma.
Włóż rurkę do otworu. Wyceluj źródło światła w szczelinę. Zajrzeliśmy do tuby i obracając ją, znaleźliśmy widmo.
Otrzymane widma sfotografowaliśmy domowym spektroskopem i porównaliśmy.
Obserwacje:
Oświetlając dysk różnymi źródłami światła (latarka, żarówka) uzyskaliśmy widma o tym samym składzie, co widać na zdjęciach (Załącznik 3).
Doświadczenie 4. Badanie układu kolorów tęczy.
Z arkusza sklejki zrobiliśmy stojak. Pośrodku jednej strony wycięto prostą szczelinę. Umieść arkusz białego papieru pionowo. Zaciemniono pokój. Pomiędzy szczeliną a kartką papieru umieszczono płytę kompaktową tak, aby padały na nią promienie światła. Kieszonkowa latarka oświetlała lukę.
Obserwacje:
Na kartce papieru pojawia się tęcza (Załącznik 4), kolory w dowolnym spektrum są zawsze ułożone w tej samej kolejności.
Doświadczenie 5. Tęczowa fontanna.
Tata wywiercił okrągły otwór w wysokiej puszce. Do słoika wlaliśmy wodę. Naprzeciw otworu ostrożnie umieszczono żarówkę elektryczną z wkładem. W ciemnym pokoju została otwarta dziura.
Obserwacje:
Mamy odrzutowiec, który jest oświetlony od wewnątrz, świeci jasno. Na torze strumienia położono palec, a wodę spryskano w postaci fontanny, w której wyrzucane strumienie oświetlane są od wewnątrz (Załącznik 5).
Wniosek
Po wykonaniu tej pracy byłem przekonany, jak wiele zdumiewającego, pouczającego, przydatnego w praktyce może być w dobrze znanym zjawisku załamania światła.
Podczas moich badań wymyśliłem następujące: Wyniki:
Aby uzyskać tęczę w laboratorium, istnieje wiele metod i technik.
W części eksperymentalnej opisano kilka instalacji, za pomocą których uzyskano w domu sztuczną tęczę.
Wyniki uzyskane w badaniu tęczy mogą być interesujące i przydatne zarówno dla obserwatora z zewnątrz, jak i dla uczniów.
Podsumowując, należy zauważyć, że tęcza jest bardzo ciekawe zjawisko, którego badanie wymaga dużego wysiłku i jest bardzo pouczające, oraz wartość praktyczna praca polega na tym, aby uzyskane materiały mogły być wykorzystane przez nauczycieli Szkoła Podstawowa podczas prowadzenia lekcji i zajęć w celu zapoznania się ze światem zewnętrznym.
Bibliografia
„Wielka Encyklopedia Cyryla i Metodego”.
Belkin I.K. Czym jest tęcza? - "Kwanty" 1984, nr 12, s. 20.
Bulat V.L. Zjawiska optyczne w przyrodzie. M.: Edukacja, 1974, 143 s.
Geguzin Ya.E. „Kto tworzy tęczę?” - "Kwantum" 1988, nr 6, s. 46.
Zvereva S.V. W świecie słońca. - L .: Gidrometeoizdat, 1988.
Mayer V.V., Mayer R.V. „Sztuczna tęcza” – „Quantum” 1988, nr 6, s.48.
Tarasow LV Fizyka w przyrodzie. - M.: Oświecenie, 1988.
http://www.allbest.ru
Zdjęcia wyników doświadczenia 1
Rysunek 1. Przygotowanie sprzętu do pracy.
Zdjęcie 2. Lustro montujemy w płytce z wodą.
Rysunek 3. Ogólny widok tęczy na ścianie.
Rysunek 4. Powiększone odbicie tęczy.
Załącznik 2
Zdjęcia wyników doświadczenia 2
Rysunek 5. Odbicie tęczy na kartce papieru.
Rysunek 6. Widok tęczy na kartce białego papieru.
Dodatek 3
Zdjęcia wyników doświadczenia 3
Rysunek 7. Przygotowanie spektroskopu z kartonu.
Rysunek 8. Przygotowanie spektroskopu z kartonu.
Rysunek 9. Podświetlenie dysku latarką.
Rysunek 10. Oglądanie pojawienia się tęczy w pudełku.
Rysunek 11. Sektor tęczy, który uzyskaliśmy po oświetleniu latarką z lampami LED.
Rysunek 12. Tęczowy sektor, który uzyskaliśmy po oświetleniu latarką z lampkami LED.
Rysunek 13. Sektor tęczy, który otrzymaliśmy po oświetleniu lampą żarową.
Rysunek 14. Sektor tęczy, który otrzymaliśmy po oświetleniu lampą żarową.
Dodatek 4
Zdjęcia wyników doświadczenia 4
Rysunek 15. Układ sklejki.
Rysunek 16. Płyta CD, która załamuje światło.
Rysunek 17. Tęcza na kartce papieru (A i B).
Dodatek 5
Zdjęcia wyników doświadczenia 5
Rysunek 18. Instalacja do uzyskania tęczowej fontanny.
Rysunek 19. Wlej wodę do instalacji, aby uzyskać tęczową fontannę.
Rysunek 20. Otwórz dziurę i weź tęczowy strumień.
Rysunek 21. Zdobycie tęczowej fontanny.
Tęcza jest jedną z najbardziej niesamowite zjawiska Natura. Czym jest tęcza? Jak się pojawia? Te pytania zawsze interesują ludzi. Nawet Arystoteles próbował rozwikłać jego tajemnicę. Wiąże się z nim wiele wierzeń i legend (droga do tamtego świata, związek nieba z ziemią, symbol obfitości itp.). Niektóre narody wierzyły, że ten, kto przechodzi pod tęczą, zmieni płeć.
Jej uroda zachwyca i zachwyca. Patrząc na ten kolorowy „magiczny most”, chcę wierzyć w cuda. Pojawienie się tęczy na niebie oznacza, że skończyła się zła pogoda i nadszedł pogodny czas słoneczny.
Kiedy dzieje się tęcza? Można to zaobserwować podczas deszczu lub po ulewie. Ale do jego wystąpienia nie wystarczą błyskawice i grzmoty. Pojawia się tylko wtedy, gdy słońce przebija się przez chmury. Potrzebować określone warunki aby zostać zauważonym. Trzeba być między deszczem (powinien być z przodu) a słońcem (powinien być z tyłu). Twoje oczy, środek tęczy i słońce muszą znajdować się na tej samej linii, inaczej nie zobaczysz tego magicznego mostu!
Z pewnością wielu zauważyło, co się dzieje, gdy promień pada na bańkę mydlaną lub krawędź skośnego lustra. Jest podzielony na różne kolory (zielony, niebieski, czerwony, żółty, fioletowy itp.). Obiekt, który rozbija wiązkę na kolory składowe, nazywany jest pryzmatem. A wynikowa wielokolorowa linia to widmo.
Czym więc jest zagięte widmo, kolorowe pasmo powstałe w wyniku oddzielenia wiązki światła podczas przechodzenia przez krople deszczu (w tym przypadku są to pryzmat).
Kolory widma słonecznego są ułożone w określonej kolejności. Z jednej strony - czerwony, potem pomarańczowy, obok - żółty, zielony, niebieski, niebieski, fioletowy. Tęcza jest wyraźnie widoczna, o ile krople deszczu spadają równomiernie i często. Im częściej, tym jaśniejsze. W kropli deszczu zachodzą zatem jednocześnie trzy procesy: załamanie, odbicie i rozkład światła.
Gdzie zobaczyć tęczę? Przy fontannach, wodospadach, na tle kropel, rozbryzgów itp. Jego położenie na niebie zależy od położenia słońca. Możesz podziwiać cały krąg tęczy, jeśli jesteś wysoko na niebie. Im wyżej słońce wznosi się nad horyzontem, tym mniejsze staje się kolorowe półkole.
Pierwszą próbę wyjaśnienia, czym jest tęcza, podjął w 1611 roku Antonio Dominis. Jego wyjaśnienie różniło się od biblijnego, więc został skazany na śmierć. W 1637 Kartezjusz podał zjawisko naukowe oparte na załamaniu i odbiciu światła słonecznego. W tym czasie nie wiedzieli jeszcze o rozkładzie wiązki na widmo, czyli dyspersję. Dlatego tęcza Kartezjusza okazała się biała. Po 30 latach Newton „podbarwił” go, uzupełniając teorię kolegi o wyjaśnienia dotyczące załamywania się kolorowych promieni w kroplach deszczu. Pomimo tego, że teoria ma ponad 300 lat, poprawnie formułuje, czym jest tęcza, jej główne cechy (układ kolorów, położenie łuków, parametry kątowe).
To niesamowite, jak znajome nam światło i woda tworzą razem zupełnie nowe, niewyobrażalne piękno, dzieło sztuki, które podarowała nam natura. Rainbow zawsze wywołuje przypływ emocji i na długo pozostaje w pamięci.
Anna Lifanowa
Czym jest tęcza? Abstrakcyjny aktywność poznawcza dla starszych dzieci w wieku przedszkolnym
Cel. Rozwój zdolności analitycznych i syntetycznych dziecka.
Zadania:
przedstaw dzieci z właściwością światła, w które można się zamienić widmo tęczy;
Rozwiń pomysły na mieszanie kolorów, które składają się na biel.
Materiał i wyposażenie: Prezentacja z reprodukcjami obrazów artystów przedstawiających tęcze, litrowa miska wody, butelka jasnego lakieru do paznokci.
Postęp lekcji:
opiekun: Posłuchajcie chłopaki. wiersz:
Tęcza
Tęcza wisiał na wiosennym niebie,
Radośnie z nieba spojrzał na ziemię.
Radośnie się uśmiechnęliśmy:
- tęcza - tęcza, kolor - prześwietlenie.
Tęcza wisiała na niebie przez krótki czas,
Z nieba na ziemię przez krótki czas spojrzał:
Stopiony ...
Co ona pamięta dla wszystkich
Lewy?
czerwone maki,
żółty piasek
Świeci się na zielono
Na gałęzi jest liść.
chrząszcz fioletowy
Ogrzewa boki
niebieskie plamy
Rzeka do brzegów.
pomarańczowe słońce
Lasy są ocieplone
I u szpaka
Niebieskie oczy. W. Stiepanow
opiekun: Chłopaki, spójrzcie na reprodukcje znanych artystów. Co widzisz na tych wszystkich zdjęciach?
Dzieci: tęcza
opiekun: Czy ktoś wie co? taka tęcza i jak to wygląda?
Dzieci odpowiadają, że pojawia się po deszczu, gdy świeci słońce.
opiekun: Tęcza- jedno z najpiękniejszych zjawisk natury.
Czy kiedykolwiek widzieliście? tęcza?
Jak ona wygląda?
Nauczyciel słucha odpowiedzi dzieci: Na rocker, na łuku, na moście itp.
opiekun: Od czasów starożytnych człowiek myślał o naturze pochodzenia tęcze i powiązał pojawienie się wielobarwnego łuku na niebie z wieloma wierzeniami i legendami. Niektórzy myśleli, że tęcza jest niebiańskim mostem, z którego bogowie lub aniołowie zstąpili na ziemię, inni mówili, że jest to droga między niebem a ziemią lub od bramy do innego innego świata.
W rzeczywistości, tęcza- Ten zjawisko atmosferyczne, co obserwuje się, gdy Słońce oświetla wiele kropel wody podczas deszczu, mgły lub po deszczu. Kiedy podczas deszczu promienie słoneczne załamują się w kropelkach wody, na niebie pojawia się wielokolorowy łuk.
I pamiętajmy ile ma kolorów tęcza i co??
Dzieci: 7 kolorów, kolory listy, pamiętam słynną rymowankę: „Każdy myśliwy chce wiedzieć, gdzie siedzi jego bażant”.
opiekun: Teraz postaramy się stworzyć własną tęcza
Doświadczenie « tęczowy film»
Postaw miskę z wodą na stole, aby nie padały na nią bezpośrednie promienie światła. Trzymaj pędzel z butelki lakieru nad miską, aż kropla lakieru wpadnie do wody. Obserwuj powierzchnię wody. Poruszaj głową, aby patrzeć na wodę pod różnymi kątami. Co widzieliśmy?
Na cienkiej warstwie lakieru rozlanej na wodzie, opalizująca zabawa. Lakier tworzy na powierzchni wody cienką warstwę. Kiedy światło pada na powierzchnię tego filmu, każdy z jego promieni jest od niej częściowo odbijany. Druga część wiązki dociera do dolnej powierzchni folii i jest od niej odbijana. Odbicia promieni sumują się i widzimy przelewy tony tęczy.
Minuta wychowania fizycznego:
Na niebie tęcza wisi w powietrzu"rysować" tęcza
Dzieci są rozbawione. sięgnij i pomachaj rękoma
Z niego, jak ze wzgórza, opuść ręce
Kogut Egorka nadchodzi,
Kot, świnia i ja. zegnij palce dłoni
opiekun: Teraz pobawimy się farbami. Wymieszajmy kolory, aby narysować tęcza.
K - czerwony
O - pomarańczowy
W - żółty
G - zielony
G - niebieski
C - niebieski
F - fioletowy
Mamy tylko 4 kolory: czerwony, żółty, niebieski, biały.
Jak możemy rysować tęcza?
Dzieci oferują własne opcje mieszania kolorów.
opiekun: Sprawdźmy Twoje odpowiedzi. Mamy czerwony, pomarańczowy = czerwony + żółty, żółty - tak, zielony = niebieski + żółty, niebieski = niebieski + biały, niebieski tak, fioletowy = niebieski + czerwony.
Zapraszam wszystkich do samodzielnego rysowania tęcza, po prostu nie myl ułożenia kwiatów.
A na koniec Lekcje, znów będziemy bawić się bańkami mydlanymi. Po uwolnieniu bąbelków uważnie im się przyjrzyj. Każda bańka ma Irys, który obejmuje również wszystkie kolory.
Odpowiedź jest znana: jest to wielokolorowa opaska w formie łuku, która czasami pojawia się na tle nieba. Tęcza jest jednocześnie zjawiskiem optycznym, atmosferycznym i pogodowym. Występuje, gdy powietrze jest nasycone maleńkimi kroplami wody i przechodzi przez nie światło.
Dzieje się tak po lub podczas deszczu, mgły lub przy dobrej pogodzie w pobliżu rwącej rzeki, fontanny, automatu do podlewania.
Dlaczego tęcza ma kolor?
Tęcza składa się z promieni światła. Skąd pochodzi ich kolor? Widzimy białe światło. W rzeczywistości światło słoneczne składa się z cząstek, które wibrują z różnymi częstotliwościami. Nasz mózg (dzięki oczom) rozróżnia je jako kolory. Na przykład promienie o wysokiej częstotliwości drgań odbieramy jako czerwone, a o niskiej częstotliwości jako fioletowe. W ogólnym strumieniu promienie o różnych częstotliwościach mieszają się, a światło wydaje się białe.
Kiedy przechodzi przez krople wody zawieszone w powietrzu, zmienia kierunek - ulega załamaniu. Co więcej, jego różne promienie są załamywane pod różnymi kątami: czerwone pod małym kątem i, powiedzmy, fioletowe - pod dużym kątem. A przy wyjściu z kropli „białe” światło rozpada się na widmo - promienie o różnych kolorach. Widzimy je jako tęcze.
Podobny obraz uzyskuje się, gdy folia benzyny mieni się różnymi kolorami na kałuży lub bańce mydlanej.
Dlaczego tęcza nie zawsze jest widoczna po deszczu?
Aby mogła narodzić się widzialna tęcza, konieczne jest, aby strumień światła był wystarczająco silny. W pochmurne dni nie zobaczysz tęczy.
W takim przypadku światło powinno znajdować się przed oczami, a nie za głową. Zwykle jedni widzą tęczę, a inni – w tym samym czasie co pierwsi – jej nie widzą. Czemu? Jeśli słońce jest za plecami, zobaczysz światło, zanim przejdzie przez krople i zacznie bawić się widmem.
Gdy słońce jest zbyt wysoko, jego promienie po załamaniu nie docierają do oczu. Im wyższe słońce, tym mniejszy łuk tęczy. Dlatego tęcza nie jest widoczna w południe, ale częściej obserwuje się ją rano lub wieczorem.
Ale kiedy idziesz w górę (na przykład po schodach), coraz więcej promieni świetlnych dostaje się do oczu, a tęcza rośnie. A pasażerowie latającego samolotu widzą przez okna nie tęczowy łuk, ale pełne koło!
Ile kolorów ma tęcza?
Nie trzeba się uśmiechać - pytanie nie jest tak głupie, jak się wydaje.
Oczywiście przywykliśmy do tego, że tych kolorów jest siedem, ale to ukłon w stronę tradycji. Pochodzi od Izaaka Newtona. W eksperymentach pokazał, skąd pochodzi widmo. Wielki naukowiec naliczył w tęczy pięć kolorów - czerwony, żółty, zielony, niebieski i fioletowy. Jednak ten numer nie bardzo mu się podobał.
Siedem uznano za liczbę magiczną (siedem dni tygodnia, siedem cudów świata, siódme niebo, siedem grzechów głównych itp.). „Przyglądając się uważnie” tęczy, Newton dodał do spektrum dwa odcienie - pomarańczowy i indygo (niebiesko-fioletowy), a było siedem kolorów.
Ale starożytni Rosjanie byli pewni, że są w nim tylko cztery kolory - szkarłatny, niebieski, zielony i szkarłatny. Japończycy postrzegają tęczę jako sześć kolorów - zielony uważają za odmianę niebieskiego. Krótko mówiąc, wśród różnych narodów liczba kolorów tęczy waha się od dziewięciu do dwóch (jasnych i ciemnych).
Nie ma sensu pytać ile z nich „naprawdę” – kolory widma przechodzą na siebie niepostrzeżenie i można je warunkowo podzielić na tyle pasm, ile się chce.
Jak zapamiętać kolejność kolorów tęczy?
Cóż, to całkiem proste. Zapamiętujemy je po pierwszych literach słów w prostej frazie: „Każdy myśliwy chce wiedzieć, gdzie siedzi bażant”(czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy). Istnieje również nowoczesna wersja: „Każdy projektant chce wiedzieć, skąd pobrać Photoshopa.
Angielskie określenie „bażant” wygląda krócej: Uciekajcie dziewczyny - chłopcy na widoku(„Biegnijcie dziewczyny – pojawili się chłopcy”).
Jest lepsza opcja: Ryszard z Yorku wydał bitwę na próżno(„Richard of York walczył na próżno”). Zwróć uwagę na zestaw kolorów: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy – Brytyjczycy zachowali „indygo”! Co możesz zrobić, w ich języku kolory niebieski i niebieski są oznaczane w ten sam sposób.
Jak zdobyć tęczę w domu?
Nie będziesz w stanie zobaczyć pełnowartościowej tęczy od podłogi do sufitu. Ale nadal…
1.
Weź płytę CD, umieść ją na słońcu i zmień kąt. Tak więc łatwo jest uzyskać jasne opalizujące plamy, paski lub okrąg wokół jego krawędzi na dysku.
2.
W słoneczny dzień postaw miskę z wodą na parapecie lub stole przy oknie. Umieść lustro na dole. Biorąc go do ręki, przesuń go i lusterko tak, aby strumień promieni odbitych przez lustro padł na papier. Światło z niego, przechodząc przez warstwę wody, rozłoży się na widmo. Na papierze pojawi się kawałek tęczy.
PRACA BADAWCZA
Dwie osoby stojące obok siebie widzą swoją własną tęczę! Ponieważ w każdej chwili tęcza powstaje przez załamywanie się promieni słonecznych w nowe i nowe krople. Padają krople deszczu. Miejsce upadłej kropli jest zajęte przez inną i udaje się jej wysłać swoje kolorowe promienie w tęczę, a następnie w następną i tak dalej.
Opracowali: Julia Polozova, Anastasia Stezhkina, Elena Chimina
Doradca naukowy: Zaporozhtseva Olga Ivanovna (nauczyciel fizyki)
S. Losevo 2015
ZAWARTOŚĆ
1. Wstęp ……………………………………………………………………………………………….
2. Czym jest tęcza, historia badań ………………………………………………………………….
3. Tęcza w mitologii i religii ………………………………………………………………………….
4. Historia badań ………………………………………………………………………………..
5. Fizyka tęczy…………………………………………………………………………………………………
5.1 Skąd pochodzi tęcza? Warunki obserwacji ……………………………………………….
5.2 Dlaczego tęcza ma kształt łuku …………………………………………………………………..
5.3 Kolor tęczy i tęcza wtórna …………………………………………………………………
5.4.Przyczyną tęczy jest załamanie i rozproszenie światła ………………………………………………..
5.4.1 Eksperymenty Newtona ……………………………………………………………………………….
5.4.2 „Newton” w kropli ………………………………………………………………………………..
5.4.3 Schemat powstawania tęczy ………………………………………………………………………
6. Niezwykłe tęcze ………………………………………………………………………………………….
7. Rainbow i powiązane terminy ……………………………………………………………………
1. WSTĘP
Kiedyś, będąc na łonie natury, zaobserwowaliśmy dość piękne zjawisko - tęczę. Piękno tego zjawiska po prostu nas zafascynowało. Mieliśmy sporo ankiet, które później sformułowaliśmy w naszym projekcie.
Cele projektu:
Zrozum, jak powstaje tęcza.
Dlaczego zawsze tworzy się pod tym samym kątem?
Dlaczego tęcza ma kształt łuku?
Tęcza: główna i boczna. Jaka jest różnica?
Dlaczego imię Izaaka Newtona w świecie naukowym kojarzy się z tęczą?
I tak rozpoczęły się nasze badania.
2. CO TO JEST TĘCZA?
Tęcza wcale nie jest obiektem, ale zjawiskiem optycznym. Zjawisko to występuje na skutek załamywania się promieni świetlnych w kroplach wody, a wszystko to tylko podczas deszczu. Oznacza to, że tęcza nie jest przedmiotem, ale tylko grą światła. Ale jaka piękna gra, muszę powiedzieć!
W rzeczywistości łuk znajomy ludzkiemu oku jest tylko częścią wielokolorowego okręgu. W całości to naturalne zjawisko można zobaczyć tylko z samolotu, i to tylko przy wystarczającym stopniu obserwacji.
Pierwsze badania kształtu tęczy przeprowadził w XVII wieku francuski filozof i matematyk René Descartes. W tym celu naukowiec użył szklanej kuli wypełnionej wodą, która pozwoliła wyobrazić sobie, jak promień słoneczny odbija się w kropli deszczu, załamuje się i tym samym staje się widoczny.
Aby zapamiętać kolejność kolorów tęczy (lub widma), istnieją specjalne jedyny frazy – w nich pierwsze litery odpowiadają pierwszym literom nazw kolorów:
W celu akO razF i do -W vonarG cynaZ złamałF onar.
W celu każdyO hotnikF robiW natG deZ idzieF azan
Zapamiętaj je - w każdej chwili możesz łatwo narysować tęczę!
Pierwszym, który wyjaśnił naturę tęczy, byłArystoteles . Stwierdził, że „tęcza jest zjawiskiem optycznym, a nie obiektem materialnym”.
Elementarne wyjaśnienie zjawiska tęczy podał już w 1611 r. A. de Dominy w dziele „De Radiis Visus et Lucis”, rozwijanym następnie przez Kartezjusza („Les météores”, 1637), a w pełni rozwiniętym przez Newtona w jego „Optyka” (1750) .
Tęcza z jednej kropli jest słaba iw naturze nie można jej zobaczyć osobno, ponieważ w kurtynie deszczu jest wiele kropli. Tęcza, którą widzimy na niebie, tworzą miriady kropel. Każda kropla tworzy serię zagnieżdżonych kolorowych lejków (lub stożków). Ale z jednej kropli tylko jeden kolorowy promień wpada do tęczy. Oko obserwatora to wspólny punkt, w którym przecinają się kolorowe promienie z wielu kropli. Na przykład wszystkie czerwone promienie, które wychodzą z różnych kropli, ale pod tym samym kątem i uderzają w oko obserwatora, tworzą czerwony łuk tęczy. Wszystkie pomarańczowe i inne kolorowe promienie również tworzą łuki. Dlatego tęcza jest okrągła.
3. TĘCZA W MITOLOGII I RELIGII
Ludzie od dawna zastanawiali się nad naturą tego najpiękniejszego zjawiska przyrodniczego. Ludzkość kojarzyła tęczę z wieloma wierzeniami i legendami. Na przykład w starożytnej mitologii greckiej tęcza jest drogą między niebem a ziemią, po której wędrował posłaniec między światem bogów a światem ludzi, Irida. W Chinach wierzono, że tęcza jest niebiańskim smokiem, połączeniem Nieba i Ziemi. W słowiańskich mitach i legendach tęczę uważano za magiczny niebiański most zrzucony z nieba na ziemię, drogę, po której zstępują z nieba aniołowie, aby czerpać wodę z rzek. Wlewają tę wodę do chmur, a stamtąd spada jako życiodajny deszcz.
Przesądni ludzie wierzyli, że tęcza to zły znak. Wierzyli, że dusze zmarłych przechodzą wzdłuż tęczy do innego świata, a jeśli pojawi się tęcza, oznacza to czyjąś nieuchronną śmierć.
Oczywiście od czasów starożytnych ludzie próbowali wyjaśnić tęczę. Na przykład w Afryce wierzono, że tęcza jest ogromnym wężem, który okresowo wypełza z niepamięci, by dokonywać swoich mrocznych czynów. Jednak zrozumiałe wyjaśnienia dotyczące tego cudu optycznego można było podać dopiero pod koniec XVII wieku. Potem powoli żył słynny Kartezjusz. To on jako pierwszy był w stanie symulować załamanie promieni w kropli wody. W swoich badaniach Kartezjusz użył szklanej kuli wypełnionej wodą. Jednak do końca nie potrafił wyjaśnić tajemnicy tęczy. Ale Newton, który zastąpił tę kulkę pryzmatem, zdołał rozłożyć wiązkę światła na widmo.
STRESZCZENIE:
Tęcza jest mostem łączącym (świat ludzi) i (świat bogów).
W starożytnym Indianie - łuk, bóg piorunów i błyskawic.
B - droga, posłańcy między światami bogów i ludzi.
Według legendy tęcza niczym wąż pije wodę z jezior, rzek i mórz, a następnie pada deszcz.
Ukrywa garnek ze złotem w miejscu, gdzie tęcza dotknęła ziemi.
Zgodnie z powszechnymi przekonaniami, przechodząc przez tęczę, możesz zmienić płeć.
Tęcza pojawiła się później jako symbol przebaczenia ludzkości i jest symbolem zjednoczenia (po hebrajsku - Brit) Boga i ludzkości (w osobie Noego), że potop nigdy więcej się nie powtórzy (głowa bejreszit)
4. HISTORIA BADAŃ TĘCZOWYCH
Astronom perski (1236-1311) i być może jego uczeń (1260-1320) był najwyraźniej pierwszym, który podał dość dokładne wyjaśnienie tego zjawiska.
Ogólny fizyczny obraz tęczy został opisany w książce De promieniis visus et lucis in vitris perspectivis et iride. Na podstawie obserwacji eksperymentalnych doszedł do wniosku, że tęczę uzyskuje się w wyniku odbicia od wewnętrzna powierzchnia krople deszczu i podwójne załamanie - na wejściu do kropli i na wyjściu z niej.
Pełniejsze wyjaśnienie tęczy podał w roku w swojej pracy „Meteory” w rozdziale „O tęczy”.
Chociaż wielokolorowe widmo tęczy jest ciągłe, jest w nim 7 kolorów. Uważa się, że to on jako pierwszy wybrał liczbę 7, dla której liczba ta miała szczególne znaczenie (z lub z powodów). Co więcej, początkowo wyróżnił tylko pięć kolorów - czerwony, żółty, zielony, niebieski i fioletowy, o których pisał w swojej Optyce, ale później starając się stworzyć korespondencję między liczbą kolorów widma a liczbą podstawowych tonów muzycznej skali, Newton dodał do pięciu wymienionych jeszcze dwa kolory widma.
5. TĘCZOWA FIZYKA
5.1. Skąd pochodzi tęcza? Warunki obserwacji
Tęcze można zobaczyć tylko przed lub po deszczu. I tylko wtedy, gdy jednocześnie z deszczem słońce przebije się przez chmury, kiedy słońce oświetli zasłonę padającego deszczu, a obserwator znajdzie się między słońcem a deszczem. Co się dzieje? Promienie słońca przechodzą przez krople deszczu. A każda taka kropelka działa jak pryzmat. Oznacza to, że rozkłada białe światło Słońca na jego składniki - promienie czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, głębokiego, niebieskiego i fioletowego. Ponadto kropelki w różny sposób odbijają światło o różnych barwach, w wyniku czego białe światło rozkłada się na wielobarwną wstęgę, tzw.widmo .
Tęczę można zobaczyć tylko wtedy, gdy znajdujesz się bezpośrednio między słońcem (powinno być za tobą) a deszczem (powinien być przed tobą). W przeciwnym razie nie zobaczysz tęczy!
Czasami, bardzo rzadko, tęczę obserwuje się w tych samych warunkach i gdy chmurę deszczową oświetla księżyc. To samo zjawisko tęczy można czasem zauważyć, gdy słońce oświetla pył wodny unoszony w powietrzu w pobliżu fontanny lub wodospadu. Kiedy słońce zakrywają jasne chmury, pierwsza tęcza czasami wydaje się zupełnie bezbarwna i pojawia się jako białawy łuk, jaśniejszy niż tło nieba; taka tęcza nazywa się białą.
Obserwacje zjawiska tęczy wykazały, że jej łuki reprezentują regularne części okręgów, których środek leży zawsze na linii przechodzącej przez głowę obserwatora i słońce; ponieważ w ten sposób środek tęczy leży poniżej horyzontu z wysokim słońcem, obserwator widzi tylko niewielką część łuku; o zachodzie i wschodzie słońca, gdy słońce jest na horyzoncie, tęcza pojawia się jako półłuk koła. Z samego szczytu wysokie góry, z balon na gorące powietrze tęczę można zobaczyć w postaci większości łuku koła, ponieważ w tych warunkach środek tęczy znajduje się powyżej widocznego horyzontu.
WNIOSEK: Tęcza pojawia się tylko wtedy, gdy zostaną do tego stworzone odpowiednie warunki. Światło słoneczne powinno świecić w plecy, a krople deszczu powinny spaść gdzieś z przodu. (Ponieważ do powstania tęczy potrzebne jest jasne światło słoneczne, oznacza to, że ulewa już przeszła, a nawet minęła, a ty stoisz przed nią).
5.2. Dlaczego tęcza ma kształt łuku.
Dlaczego tęcza jest półokrągła? Ludzie zadają to pytanie od dawna. W niektórych afrykańskich mitach tęcza to wąż, który otacza Ziemię pierścieniem. Ale teraz wiemy, że tęcza jest zjawiskiem optycznym - wynikiem załamywania się promieni świetlnych w kropelkach wody podczas deszczu. Ale dlaczego tęczę widzimy w postaci łuku, a nie np. w postaci pionowego, kolorowego paska?
Tutaj obowiązuje prawo załamania optycznego, zgodnie z którym wiązka przechodząca przez kroplę deszczu znajdującą się w określonym miejscu w przestrzeni ulega 42-krotnemu załamaniu i staje się widoczna dla ludzkiego oka właśnie w formie koła. Oto tylko część tego kręgu, do którego przywykliście obserwować.
Kształt tęczy określa kształt kropelek wody, w których załamuje się światło słoneczne. A kropelki wody są mniej lub bardziej kuliste (okrągłe). Przechodząc przez kroplę i załamując się w niej, promień białego światła słonecznego zamienia się w szereg kolorowych lejków włożonych jeden w drugi, skierowany w stronę obserwatora. Zewnętrzny lejek jest czerwony, włożony do niego pomarańczowy, żółty, potem zielony itd., zakończony wewnętrznym fioletem. W ten sposób każda pojedyncza kropla tworzy całą tęczę.
Oczywiście tęcza z jednej kropli jest słaba, aw naturze nie można jej zobaczyć osobno, ponieważ w kurtynie deszczu jest wiele kropli. Tęcza, którą widzimy na niebie, tworzą miriady kropel. Każda kropla tworzy serię zagnieżdżonych kolorowych lejków (lub stożków). Ale z jednej kropli tylko jeden kolorowy promień wpada do tęczy. Oko obserwatora to wspólny punkt, w którym przecinają się kolorowe promienie z wielu kropli. Na przykład wszystkie czerwone promienie, które wychodzą z różnych kropli, ale pod tym samym kątem i uderzają w oko obserwatora, tworzą czerwony łuk tęczy. Wszystkie pomarańczowe i inne kolorowe promienie również tworzą łuki. Dlatego tęcza jest okrągła.
Tęcza to ogromne zakrzywione widmo. Dla obserwatora na ziemi tęcza zwykle wygląda jak łuk - część koła, a im wyższy obserwator, tym pełniejsza tęcza. Z góry lub z samolotu możesz również zobaczyć pełne koło!
Warto zauważyć, że dwie osoby stojące obok siebie i obserwujące tęczę widzą ją na swój sposób! Wszystko to dzięki temu, że w każdej chwili oglądania w nowych kroplach wody nieustannie tworzy się tęcza. Oznacza to, że jedna kropla spada, a zamiast niej pojawia się druga. Również wygląd i kolor tęczy zależy od wielkości kropelek wody. Im większe krople deszczu, tym jaśniejsza będzie tęcza. Najbardziej intensywnym kolorem tęczy jest czerwień. Jeśli krople są małe, tęcza będzie szersza z wyraźnym pomarańczowym kolorem na krawędzi. Muszę powiedzieć, że najdłuższą falę światła odbieramy jako czerwień, a najkrótszą – jako fiolet. Dotyczy to nie tylko przypadków obserwowania tęczy, ale ogólnie wszystkiego i wszystkich. Oznacza to, że możesz teraz inteligentnie komentować stan, rozmiar i kolor tęczy, a także wszystkich innych obiektów widocznych dla ludzkiego oka.
Dwie osoby stojące obok siebie widzą swoją własną tęczę! Ponieważ w każdej chwili tęcza powstaje przez załamywanie się promieni słonecznych w nowe i nowe krople. Padają krople deszczu. Miejsce spadającej kropli jest zajęte przez inną i udaje się jej wysłać swoje kolorowe promienie do tęczy, a następnie do następnej i tak dalej.
Rodzaj tęczy zależy również od kształtu kropli. Spadające w powietrzu duże krople spłaszczają się i tracą kulistość. Im silniejsze spłaszczenie kropelek, tym mniejszy promień tęczy tworzą.
Istnieje grupa zjawisk optycznych zwanych halo. Są one spowodowane załamywaniem się promieni świetlnych przez maleńkie kryształki lodu w chmurach cirrus i mgłach. Najczęściej aureole tworzą się wokół Słońca lub Księżyca. Oto przykład takiego zjawiska - kulista tęcza wokół Słońca:
W rzeczywistości tęcza nie jest półkolem, ale kołem. Tyle tylko, że nie widzimy tego w całości, bo środek tęczowego koła leży na tej samej linii, co nasze oczy. Na przykład z samolotu widać pełną, okrągłą tęczę, choć jest to niezwykle rzadkie, bo w samolocie zwykle patrzą na pięknych sąsiadów, albo jedzą hamburgery podczas zabawy w AngryBirds. Dlaczego więc tęcza ma kształt półkola? Wszystko to dlatego, że krople deszczu tworzące tęczę to grudki wody o zaokrąglonej powierzchni. Światło wychodzące z tej kropli odbija jej powierzchnię. To cały sekret.
WNIOSEK: Rodzaj tęczy zależy również od kształtu kropli. Spadające w powietrzu duże krople spłaszczają się i tracą kulistość. Im silniejsze spłaszczenie kropel, tym mniejszy promień tęczy tworzą.Łuk tęczy to tylko odcinek koła światła, w środku sektora obserwacji, którego jest obserwatorem, czyli ty . A im wyżej stoisz, tym pełniejsza będzie tęcza
Rodzaj tęczy – szerokość łuków, obecność, położenie i jasność poszczególnych odcieni kolorów, położenie dodatkowych łuków – jest bardzo uzależniony od wielkości kropel deszczu. Im większe krople deszczu, tym węższa i jaśniejsza tęcza. Charakterystyczne dla dużych kropli jest obecność nasyconego czerwonego koloru w głównej tęczy. Liczne dodatkowe łuki również mają jasne kolory i bezpośrednio, bez przerw, przylegają do głównych tęczy. Im mniejsze kropelki, tym szersza i wyblakła tęcza z pomarańczową lub żółtą krawędzią. Dodatkowe łuki są bardziej oddalone zarówno od siebie, jak i od głównych tęczy. Stąd po pojawieniu się tęczy można w przybliżeniu oszacować wielkość kropel deszczu, które uformowały tę tęczę.
5.3 Kolor tęczy i wtórna tęcza
Kolor tęczowego pierścienia jest spowodowany załamaniem promieni słonecznych w kulistych kroplach deszczu, ich odbiciem od powierzchni kropli, a także dyfrakcją (z łac. diffractus - broken) i interferencją (z łac. inter - wzajemnie i ferio - Uderzyłem) odbite promienie o różnych długościach fal.
Czasami wokół pierwszej można zobaczyć inną, mniej jasną tęczę. Jest to wtórna tęcza, w której światło odbija się dwukrotnie w kropli. W tęczy wtórnej „odwrócona” kolejność kolorów jest fioletowa na zewnątrz i czerwona wewnątrz:
Wewnętrzny, najczęściej widoczny łuk jest zabarwiony na czerwono od zewnętrznej krawędzi, fioletowo od wewnętrznej; pomiędzy nimi w zwykłej kolejności widma słonecznego znajdują się kolory: (czerwony), pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski i fioletowy. Drugi, rzadziej obserwowany łuk leży nad pierwszym, jest zwykle słabiej zabarwiony, a kolejność występujących w nim barw jest odwrócona. Część firmamentu wewnątrz pierwszego łuku wydaje się zwykle bardzo jasna, część firmamentu nad drugim łukiem wydaje się mniej jasna, natomiast przestrzeń pierścieniowa między łukami wydaje się ciemna. Czasami, oprócz tych dwóch głównych elementów tęczy, obserwuje się dodatkowe łuki, przedstawiające słabo kolorowe, rozmyte wstęgi graniczące z górną częścią wewnętrznej krawędzi pierwszej tęczy i rzadziej z górną częścią zewnętrznej krawędzi drugiej tęczy.
Czasami wokół pierwszej można zobaczyć inną, mniej jasną tęczę. Jest to wtórna tęcza, w której światło odbija się dwukrotnie w kropli. W tęczy wtórnej „odwrócony” porządek kolorów znajduje się na zewnątrz, a czerwony wewnątrz. Promień kątowy tęczy wtórnej wynosi 50-53°. Niebo pomiędzy dwiema tęczami ma zwykle zauważalnie ciemniejszy odcień.
W górach i innych miejscach, gdzie powietrze jest bardzo czyste, można zaobserwować trzecią tęczę (promień kąta rzędu 60°).
Rozmycie i rozmycie barw tęczy tłumaczy się tym, że źródłem oświetlenia nie jest punkt, ale cała powierzchnia - słońce, oraz że poszczególne, ostrzejsze tęcze utworzone przez poszczególne punkty słońca nakładają się na siebie. Jeśli słońce prześwieca przez zasłonę cienkich chmur, to źródłem światła jest chmura otaczająca słońce na 2-3°, a poszczególne kolorowe pasma są tak nałożone na siebie, że oko nie rozróżnia już kolorów, ale widzi tylko bezbarwne światło łuk -biały tęcza.
Ponieważ krople deszczu zwiększają się, gdy zbliżają się do ziemi, dodatkowe tęcze można wyraźnie zobaczyć tylko wtedy, gdy światło jest załamywane i odbijane w wyższych warstwach zasłony przeciwdeszczowej, tj. na małej wysokości słońca i tylko w górnych partiach pierwszej i drugiej tęczy. Kompletną teorię białej tęczy przedstawił Pertner w 1897 roku. Często pojawiało się pytanie, czy różni obserwatorzy widzą tę samą tęczę i czy tęcza widziana w cichym lustrze dużego zbiornika wodnego jest odbiciem bezpośrednio obserwowanego tęcza.
WNIOSEK: Tęcza pojawia się, gdy słońce powoli wpada do kropli wody. Te kropelki są różne, powodując rozkład światła. Wydaje nam się, że wielokolorowa poświata emanuje z kosmosu wzdłuż koncentrycznego () . W takim przypadku źródło jasnego światła zawsze znajduje się za plecami obserwatora. Później zmierzony, który odbiega o 137 30 minut i o 139 ° 20 ')
5.4 Przyczyną tęczy jest załamanie i rozproszenie światła
Mówiąc prościej, wygląd tęczy można wyprowadzić według następującego wzoru: światło przechodzące przez krople deszczu ulega załamaniu. I załamuje się, ponieważ woda ma większą gęstość niż powietrze. Jak wiadomo, kolor biały składa się z siedmiu podstawowych kolorów. Jest całkiem jasne, że wszystkie kolory mają różne długości fal. I w tym tkwi cały sekret. Kiedy promień słońca przechodzi przez kroplę wody, załamuje każdą falę inaczej.
A teraz bardziej szczegółowo.
5.4.1 EKSPERYMENTY NEWTONA
Newton, ulepszając przyrządy optyczne, zauważył, że obraz został namalowany na krawędziach na opalizujący kolor. Interesował się tym zjawiskiem. Zaczął go bardziej szczegółowo badać. Przez pryzmat przepuszczano zwykłe białe światło, a na ekranie można było zaobserwować widmo zbliżone do kolorów tęczy. Początkowo Newton myślał, że to pryzmat zabarwił biel. W wyniku licznych eksperymentów okazało się, że pryzmat nie barwi, ale rozkłada biały kolor na widmo.
WNIOSEK: promienie o różnych kolorach wychodzą z pryzmatu pod różnymi kątami.
5.4.2 „NEWTON” W DROPS
Podczas przechodzenia przez krople deszczu światło załamuje się (zagina się na bok), ponieważ woda ma większą gęstość niż powietrze. Wiadomo, że kolor biały składa się z siedmiu podstawowych kolorów - czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego, indygo i fioletowego. Kolory te mają różne długości fal, a kropla załamuje każdą falę w różnym stopniu, gdy przechodzi przez nią promień słoneczny. Tak więc fale mają różną długość i dlatego kolory wychodzą z kropli już w nieco innych kierunkach. To, co początkowo było pojedynczą wiązką promieni, teraz rozpadło się na swoje naturalne kolory, z których każdy podąża własną ścieżką.
Kolorowe promienie, uderzając w wewnętrzną ścianę kropli i uginając się jeszcze bardziej, mogą nawet wyjść tą samą stroną, z której weszły. W rezultacie widzisz, jak tęcza rozproszyła swoje kolory na niebie po łuku.
Każda kropla odzwierciedla wszystkie kolory. Ale ze swojej ustalonej pozycji na ziemi postrzegasz tylko określone kolory z określonych kropli. Kropelki najdobitniej odbijają kolory czerwony i pomarańczowy, więc docierają do oczu z najwyższych kropelek. Błękity i fiolety są mniej odblaskowe, więc widać je z kropel nieco niżej. Żółty i zielony odzwierciedlają krople znajdujące się pośrodku. Połącz wszystkie kolory i masz tęczę.
5.4.3 SCHEMAT TWORZENIA TĘCZY
1) kulisty,
2) wewnętrzne,
3) tęcza pierwotna,
4) ,
5) tęcza wtórna,
6) wpadająca wiązka światła,
7) przebieg promieni podczas formowania się tęczy pierwotnej,
8) przebieg promieni podczas formowania się tęczy wtórnej,
9) obserwator, 10-12) obszar powstawania tęczy.
Najczęściej obserwowanepierwotna tęcza gdzie światło ulega jednemu wewnętrznemu odbiciu. Droga promieni jest pokazana na rysunku w prawym górnym rogu. W pierwotnej tęczy znajduje się poza łukiem, jego kąt wynosi 40-42 °.
WYJAŚNIENIE FIZYCZNE
Obserwacje nad tęczą wykazały, że kąt utworzony przez dwie linie poprowadzone mentalnie od oczu obserwatora do środka łuku tęczy i jego obwodu, czyli promień kątowy tęczy, jest w przybliżeniu stałą wartością i wynosi około 41° dla pierwszej tęczy 52 ° dla drugiej. Elementarne wyjaśnienie zjawiska tęczy podał już w 1611 r. A. de Dominy w dziele „De Radiis Visus et Lucis”, rozwijanym następnie przez Kartezjusza („Les météores”, 1637), a w pełni rozwiniętym przez Newtona w jego „Optyka” (1750) . Zgodnie z tym wyjaśnieniem, zjawisko tęczy występuje z powodu załamania i całkowitego wewnętrznego odbicia (patrz dioptria) promieni słonecznych w kroplach deszczu. Jeżeli promień SA pada na kulistą kroplę cieczy, to (rys. 1) po załamaniu w kierunku AB może zostać odbity od tylnej powierzchni kropli w kierunku BC i wyjść ponownie załamany w kierunku BC. kierunek CD.
Wiązka, która w innym przypadku padła na kroplę, może jednak w punkcie C (rys. 2) zostać odbita po raz drugi wzdłuż CD i wychodzić załamana w kierunku DE.
Jeżeli na kroplę pada nie jeden promień, ale cały wiązka równoległych promieni, to, jak dowodzi optyka, wszystkie promienie, które uległy jednemu wewnętrznemu odbiciu w kropli wody, wyjdą z kropli w postaci rozbieżnego stożka promienie (rys. 3), których oś przebiega wzdłuż kierunku padających promieni. W rzeczywistości wiązka promieni wychodząca z kropli nie reprezentuje regularnego stożka, a nawet wszystkie promienie, które go tworzą nie przecinają się w jednym punkcie, tylko dla uproszczenia na poniższych rysunkach belki te są traktowane jako zwykłe stożki z wierzchołkiem w środku spadku
Kąt otwarcia stożka zależy od współczynnika załamania światła (patrz Dioptria) cieczy, a ponieważ współczynnik załamania dla promieni o różnych kolorach (różnych długościach fal), które tworzą biały promień słońca, nie jest taki sam, kąt otwarcia stożka będzie inny dla promieni o różnych kolorach, a mianowicie dla fioletu będzie mniej niż czerwony. W rezultacie stożek będzie otoczony kolorową tęczową krawędzią, czerwoną z zewnątrz, fioletową w środku, a jeśli kropla jest wodą, to połowa narożnego otworu stożkaSOR dla czerwonego będzie to około 42 °, dla fioletowego (SOV ) 40,5°. Badanie rozkładu światła wewnątrz stożka pokazuje, że prawie całe światło jest skoncentrowane na tej kolorowej krawędzi stożka i jest bardzo słabe w jego centralnych częściach; możemy więc rozważać tylko jasną powłokę stożka, ponieważ wszystkie jej wewnętrzne promienie są zbyt słabe, aby można je było dostrzec wzrokiem.
Podobne badanie promieni odbijających się dwukrotnie w kropli wody pokaże nam, że pojawią się one w tej samej, stożkowej tęczówce.V"R" (ryc. 3), ale czerwony od wewnętrznej krawędzi, fioletowy od zewnętrznej, a dla kropli wody połowa otworu narożnego drugiego stożka będzie równa 50 ° dla czerwonego (SOR” ) i 54° dla fioletowej krawędzi (SOV ) .
Wyobraź sobie teraz, że obserwator, którego oko jest w punkcieO (rys. 4), patrząc na rząd pionowych kropli deszczuA, B , C, D, E... , oświetlony równoległymi promieniami słońca idącymi w tym kierunkuSA, SB, SC itp.; niech wszystkie te krople znajdują się w płaszczyźnie przechodzącej przez oko obserwatora i słońce; każda taka kropla będzie, zgodnie z poprzednią, emitować dwie stożkowe powłoki świetlne, których wspólną osią będzie padający na kroplę promień słońca.
Niech upadekW umieszczony tak, że jeden z promieni tworzących wewnętrzną powłokę pierwszego (wewnętrznego) stożka, gdy jest kontynuowany, przechodzi przez oko obserwatora; wtedy obserwator zobaczyW fioletowa kropka. Trochę wyższa niż kroplaW kropla C będzie umieszczona tak, że wiązka wychodząca z zewnętrznej powierzchni muszli pierwszego stożka wejdzie do oka i sprawi wrażenie czerwonej kropki wZ ; krople pośrednie międzyW orazZ, da oczom wrażenie kropek w kolorze niebieskim, zielonym, żółtym i pomarańczowym. Podsumowując, oko zobaczy na tej płaszczyźnie pionową tęczową linię z fioletowym końcem u dołu i czerwonym u góry; jeśli przejdziemyO i linia słońcaWIĘC następnie kąt utworzony przez nią z liniąOW , będzie równy półotworowi pierwszego stożka dla promieni fioletowych, czyli 40,5 °, a kątKOS będzie równy połowie otwarcia pierwszego stożka dla promieni czerwonych, tj. 42 °. Jeśli skręcisz za rógKOV na okołoOK, następnieOB opisze powierzchnię stożkową, a każda kropla leżąca na okręgu przecięcia się tej powierzchni z welonem przeciwdeszczowym da wrażenie jasnofioletowego punktu, a wszystkie punkty razem dadzą purpurowy łuk okręgu o środkuW celu ; w ten sam sposób powstają łuki czerwone i pośrednie, a w sumie oko otrzyma wrażenie jasnego łuku tęczowego, fioletowego wewnątrz, czerwonego na zewnątrz -pierwsza tęcza.
Stosując to samo rozumowanie do drugiej zewnętrznej stożkowej powłoki świetlnej emitowanej przez krople i utworzonej przez promienie słoneczne odbite dwukrotnie w kropli, otrzymujemy szerszydruga koncentrycznytęcza pod kątemjtk, równy dla wewnętrznej czerwonej krawędzi - 50 °, a dla zewnętrznej fioletowej - 54 °. Ze względu na podwójne odbicie światła w kroplach, które dają tę drugą tęczę, będzie ona znacznie mniej jasna niż pierwsza. KropleD, leżeć pomiędzyZ orazMI, w ogóle nie emitują światła do oka i dlatego przestrzeń między dwiema tęczami wydaje się ciemna; z kropli poniżejW i wyżejMI, białe promienie wejdą do oka, emanując ze środkowych części czopków, a zatem bardzo słabe; to wyjaśnia, dlaczego przestrzeń pod pierwszą i nad drugą tęczą wydaje się nam słabo oświetlona.
WNIOSEK:Elementarna teoria tęczy wyraźnie wskazuje, że różni obserwatorzy widzą tęcze utworzone przez różne krople deszczu, tj. różne tęcze, i że pozornym odbiciem tęczy jest ta tęcza, którą obserwator zobaczyłby umieszczony pod odbijającą powierzchnią w takiej odległości w dół z tego, co on jest nad nią. Obserwowane w rzadkich przypadkach, zwłaszcza na morzu, przecinające się ekscentryczne tęcze tłumaczy się odbiciem światła od powierzchni wody za obserwatorem i pojawieniem się w ten sposób dwóch źródeł światła (słońca i jego odbicia), z których każde daje własną tęczę .- nie dostrzega). Dlatego księżycowa tęcza wygląda białawo; ale im jaśniejsze światło, tym bardziej „kolorowa” będzie tęcza, ponieważ u ludzi jasne światło włącza percepcję receptorów kolorów -.
Środek koła opisanego przez tęczę zawsze leży na linii prostej przechodzącej przez (Księżyc) i oka obserwatora, to znaczy nie da się zobaczyć jednocześnie słońca i tęczy bez użycia luster. Dla obserwatora na ziemi zwykle wygląda jak fragment koła, im wyższy punkt widzenia, tym pełniejsza tęcza - z góry lub z samolotu widać całość .
Zwykle obserwuje się prosty łuk tęczowy, ale w pewnych okolicznościach można zobaczyć podwójną tęczę, a z samolotu - odwróconą lub nawet pierścieniową.
Ring Rainbow 10 lipca 2005
tęcza w lesie tęcza z samolotu
tęcza w chmurach tęcza nad morzem
Jesteśmy przyzwyczajeni do postrzegania tęczy jako łuku. W rzeczywistości ten łuk jest tylko częścią wielokolorowego koła. W całości to naturalne zjawisko można zaobserwować tylko na dużej wysokości np. z samolotu.
Istnieje taka grupa zjawisk optycznych, którą nazywamy halo. Są one spowodowane załamywaniem się promieni świetlnych przez maleńkie kryształki lodu w chmurach cirrus i mgłach. Najczęściej aureole tworzą się wokół Słońca lub Księżyca. Oto przykład takiego zjawiska - kulista tęcza wokół Słońca: Iris przypomina sektory tęczy
W wielu pojawia się również tęcza ludowe wróżby związane z prognozowaniem pogody. Na przykład tęcza wysoka i stroma zwiastuje dobra pogoda, a niski i płaski - zły.
8. UŻYWANA LITERATURA