Если вы когда-то смотрели безумно увлекательные лекции по физике, то имя Уолтер Левин вам скажет о многом. Если нет - немного вам завидуем: вас ожидает путешествие в страну науки. Газета New York Times назвала профессора Уолтера Левина веб-звездой. Ежедневно профессор влюбляет в физику тысячи людей, а в числе его поклонников сам Билл Гейтс. Сегодня в рубрике - долгожданная книга Уолтера Левина «Мир глазами физика» .

Профессор считает то, что большинство современных учителей физики игнорируют такое потрясающее явление, как радуга, на своих уроках, преступлением перед учениками. «Как много маленьких чудес повседневной жизни (красивых и впечатляющих) проходят мимо нас незамеченными просто потому, что никто не научил нас их видеть. Я люблю читать лекции о радугах и неизменно перед ними говорю студентам: „К концу этой лекции ваша жизнь уже никогда не будет прежней“. Это относится и к вам», - пишет Уолтер. Готовы? Тогда в путь.

Красивейшее из чудес

Мои бывшие студенты и люди, смотревшие мои лекции в интернете, вот уже много десятилетий присылают мне по обычной и электронной почте прекрасные изображения радуг и других атмосферных явлений.

Я иногда чувствую себя так, будто создал сеть разведчиков радуг, действующую ныне по всему миру.

Надо сказать, некоторые из полученных мной снимков совершенно потрясающие - особенно с Ниагарского водопада, где столько брызг, что радуги получаются невероятно впечатляющими.

Я уверен, что вы за свою жизнь видели по крайней мере десятки, если не сотни, радуг. Большинство из нас смотрели на радуги, но очень немногие их видели . В древней мифологии их называли божьими дугами, мостами, соединявшими дома смертных и богов.

Что скрывается за радугой

Отчасти очарование радуг объясняется тем, как широко, величественно и эфемерно они раскидываются через все небо. Но, как это часто бывает в физике, в основе столь масштабного величия лежат непостижимо огромные количества чего-то исключительно малого: крошечных сферических капелек воды, иногда менее одного миллиметра в диаметре, плавающих в небе.

Хотя ученые пытались объяснить происхождение радуг как минимум на протяжении тысячи лет, первое по-настоящему убедительное объяснение предложил Исаак Ньютон в опубликованном в 1704 году труде «Оптика». Ньютон понял сразу несколько моментов, каждый из которых играет важную роль в создании радуг.

Во-первых, он продемонстрировал, что обычный белый свет состоит из всех цветов (я собирался сказать «всех цветов радуги», но не хочу забегать вперед). Преломляя (изгибая) свет через стеклянную призму, ученый разделил его на составные цвета.

Он также определил, что преломлять свет могут разные материалы, в том числе вода. Ньютон пришел к совершенно правильному заключению, что радуга в небе - это результат успешного сотрудничества между солнцем, несметным числом дождевых капель и нашими глазами, которые должны смотреть на эти капли строго под прямым углом.

Чтобы понять, как получается радуга, следует разобраться, что происходит, когда свет проникает в дождевую каплю. Но помните, что все, что я буду говорить об одной капле, на самом деле относится к бесчисленному числу капель, из которых состоит любая радуга.

Как преломляется свет

Когда луч света проникает в каплю дождя и преломляется,он раскладывается на составляющие его цвета. Красный свет преломляется, или изгибается, меньше всех, а фиолетовый - сильнее всех.

Все эти разноцветные лучи продолжают свой путь к тыльной части дождевой капли. Одни проникают в нее и выходят, а другие отскакивают назад, или отражаются, под некоторым углом на переднюю часть капли. По сути, часть света отражается более одного раза, но для нас этот факт пока неважен; он станет важным чуть позже. На данный же момент нас интересует свет, который отражается только единожды. Когда он выходит из передней части капли, некоторая его часть снова преломляется, далее отделяя друг от друга цветные лучи разного цвета.

После того как лучи солнечного света преломляются, отражаются и преломляются снова на выходе из капли, они уже направлены практически в обратную сторону.

Главная причина, почему мы видим радугу, - красный свет выходит из капли под углом от первоначального направления солнечного света при его проникновении в каплю, который всегда меньше 42 градусов.

То же самое относится ко всем дождевым каплям, потому что солнце, по сути, находится бесконечно далеко от них. Угол, под которым красный свет выходит из капли, может быть каким угодно от 0 до 42 градусов, но никогда не превышает 42 градусов, и этот максимальный угол для каждого цвета разный. Для фиолетового света он около 40 градусов. Именно из-за разных максимальных углов для каждого цвета радуга состоит из разноцветных полос.

Что нужно охотнику за радугами

Как увидеть радугу? Вот научный совет. Прежде всего доверяйте своей интуиции, подсказывающей вам, когда можно увидеть радугу: когда выглядывает перед или сразу после дождя. Почувствовав, что все идет к этому, сделайте следующее. Во-первых, повернитесь затылком к солнцу, затем найдите тень своей головы и посмотрите под углом 42 градуса в любом направлении от воображаемой линии - мысленно нарисуйте линию, идущую от Солнца через вашу голову к дальнему концу вашей тени на земле (она будет располагаться параллельно направлению солнечных лучей, тянущихся к дождевым каплям).

Если солнечного света достаточно, равно как и количества дождевых капель, это сотрудничество света и капель будет эффективным и вы увидите в небе красочную дугу.

Предположим, что солнца вам совсем не видно - оно спрятано или зданиями, но тем не менее явно светит.

Тогда вы все равно сможете увидеть радугу, если только между солнцем и каплями нет облаков. Потому что знаете, как правильно смотреть (помните про угол в 42 градуса).

Зная, как найти на небе радугу, вы наверняка начнете искать ее повсюду. Я, признаться, часто просто не способен бороться с этим искушением. Однажды мы со Сьюзен ехали домой, и начался дождь. Поскольку мы двигались прямо на запад, в сторону солнца, я, несмотря на плотное движение, свернул на обочину, вышел из машины и посмотрел назад. Это была неописуемая красота!

Всякий раз, проходя мимо фонтана в яркий солнечный день, я стараюсь встать так, чтобы поискать радугу там, где, как я знаю, она должна находиться. Попробуйте сами, когда будете проходить мимо фонтана. Встаньте между солнцем и фонтаном спиной к солнцу и не забудьте, что брызги фонтана работают точно так же, как капли дождя в небе.

Найдите тень своей головы на земле и мысленно нарисуйте воображаемую линию. Теперь смотрите под углом 42 градуса от этой линии. Если в этом направлении достаточно капель, вы увидите сначала красную полосу радуги, а потом и все остальные.

Как образуется двойная радуга

Если вы видели двойную радугу, то наверняка заметили, что вторичная радуга менее яркая, чем первичная. Однако вы наверняка не обратили внимания, что порядок цветов во вторичной радуге обратный порядку в первичной: синий (фиолетовый) находится снаружи, а красный внутри.

Двойная радуга на водопаде Виктория, - .

Как образуется двойная радуга? Одни световые лучи, проникающие в капли, отражаются всего один раз, другие перед выходом из капли отражаются дважды. Хотя световые лучи, проникающие в любую заданную дождевую каплю, могут отражаться внутри нее многократно, первичная радуга состоит только из тех, которые отразились один раз. А вот вторичная радуга, напротив, создается из лучей, которые отражаются перед преломлением на выходе внутри капли дважды .

Из-за этого дополнительного отскока внутри капли цвета во вторичной радуге следуют в порядке, обратном порядку в первичной радуге.

Причина, по которой вторая радуга появляется на небе в месте, отличном от первой, заключается в том, что дважды отраженные красные лучи выходят из капли под углами, которые всегда больше (да-да, больше), чем примерно 50 градусов, а дважды отраженные синие лучи - под углом, всегда большим, чем 53 градуса. Таким образом, вторую радугу надо искать в 10 градусах от первой.

А то, что она менее яркая, объясняется тем, что света который отражается внутри капли дважды, намного меньше, чем света, который отражается один раз; следовательно, света для создания вторичной радуги гораздо меньше. По этой же причине увидеть вторичную радугу куда труднее, чем первичную.

Теперь, когда вы знаете, что она часто сопровождает первичную радугу и где ее искать, вы увидите ее много-много раз.

Итак, вооружившись информацией о радугах, вы можете произвести небольшое оптическое и собственноручно создать радугу в своем дворе или даже просто на тротуаре - с помощью обычного садового шланга. Кстати, создать собственную радугу можно, даже когда солнце находится в зените, что в природе случается очень редко.

Если на конце вашего шланга есть насадка, отрегулируйте его в тонкую струйку, чтобы капли получались достаточно маленькими, и когда солнце будет высоко в небе, направьте шланг на землю и начните распыление. Вы не увидите сразу весь круг, но кусочки радуги заметите. А перемещая носик шланга по кругу, вы, часть за частью, сможете увидеть целый круг радуги. Почему придется действовать таким образом? Потому что у вас нет глаз на затылке!

Третья радуга

Студенты часто спрашивают меня, а бывает ли третичная радуга. Ответ: и да и нет. Третичная радуга, как вы могли догадаться, - результат тройного отражения света внутри капли.

В центре такой радуги расположено солнце, и, как и первичная радуга с центром в точке солнечного противостояния, она также имеет радиус около 42 градусов, и ее красная полоса находится на внешней стороне. Таким образом, чтобы увидеть третичную радугу, вам нужно смотреть в сторону солнца, а капли дождя должны быть между ними и вами. Но при таком раскладе вы почти никогда не увидите солнца.

Тройная радуга. Подлинная фотография или фотошоп? Судя по словам Уолтера Левина, второе. В любом случае, выглядит завораживающе, - .

Есть и другие проблемы: много солнечного света будет проходить через капли, вообще не отражаясь, что приведет к очень яркому и большому свечению вокруг солнца, в результате чего увидеть третичную радугу будет практически невозможно. А еще она более блеклая, чем вторичная. Кроме того, гораздо шире первичной и вторичной, следовательно, и без того слабый свет радуги распределяется по небу еще сильнее и увидеть ее труднее.

Насколько мне известно, фотографий третичных радуг не существует, и я лично не знаю никого, кто бы их когда-либо видел. Тем не менее отчеты о наблюдениях за этим природным явлением имеются.

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.

Экология

Во многих культурах существуют легенды и мифы о силе радуги, люди посвящают ей произведения искусства, музыки и поэзии.

Психологи утверждают, что люди восхищаются этим природным явлением, потому что радуга является обещанием светлого, "радужного" будущего.

С технической точки зрения радуга возникает, когда свет проходит через капельки воды в атмосфере , и преломление света приводит к привычному всем нам виду изогнутой арки разных цветов.

Вот эти и другие интересные факты о радуге:

7 фактов о радуге (с фото)

1. Радугу редко можно увидеть в полдень

Чаще всего радуга возникает утром и вечером. Чтобы радуга смогла сформироваться, солнечный свет должен попасть в дождевую каплю под углом примерно 42 градуса. Это вряд ли произойдет, когда Солнце находится выше, чем под углом 42 градуса в небе.

2. Радуга появляется и ночью

Радугу можно увидеть и после наступления темноты. Такое явление называют лунной радугой. В этом случае лучи света преломляются при отражении от Луны, а не напрямую от Солнца.

Как правило, она бывает менее яркой, так как чем ярче свет, тем разноцветнее радуга.

3. Два человека не могут видеть одну и ту же радугу

Свет, отраженный от определенных дождевых капель, отражается от других капель с совершенно разного угла для каждого из нас. Это создает и разный образ радуги.

Так как два человека не могут находиться в одном и том же месте, они не могут видеть одну и ту же радугу. Более того, даже каждый наш глаз видит разную радугу.

4. Мы никогда не сможем достичь конца радуги

Когда мы смотрим на радугу, кажется, будто она передвигается вместе с нами. Это происходит потому, что свет, который ее формирует, проделывает это с определенного расстояния и угла для наблюдателя. И это расстояние всегда останется между нами и радугой.

5. Мы не можем видеть все цвета радуги

Многие из нас с детства помнят стишок, который позволяет запомнить 7 классических цветов радуги (Каждый охотник желает знать, где сидит фазан).

Каждый - красный

Охотник - оранжевый

Желает - желтый

Знать - зеленый

Где - голубой

Сидит - синий

Фазан – фиолетовый

Однако на самом деле радуга состоит из более чем миллиона цветов, включая цвета, которые человеческий глаз не может увидеть.

6. Радуга бывает двойной, тройной и даже четверной

Мы можем увидеть больше одной радуги, если свет отражается внутри капли и разделяется на составляющие цвета. Двойная радуга появляется, когда это происходит внутри капли дважды, тройная - когда трижды и так далее.

При четверной радуге, каждый раз, когда отражается луч, свет, а соответственно и радуга становится бледнее и потому последние две радуги видны очень слабо.

Чтобы увидеть такую радугу, нужно чтобы совпало сразу несколько факторов, а именно абсолютно черное облако, и либо равномерное распределение размеров дождевых капель, либо проливной дождь.

7. Вы можете сами заставить радугу исчезнуть

Используя поляризационные солнечные очки можно перестать видеть радугу. Это происходит потому, что они покрыты очень тонким слоем молекул, которые расположены в вертикальные ряды, а свет, отраженный от воды, поляризуется горизонтально. Это явление можно увидеть на видео.

Как сделать радугу?

Вы можете также сделать настоящую радугу в домашних условиях. Существует несколько методов.

1. Метод с использованием стакана воды

Наполните стакан водой и поместите его на стол перед окном в солнечный день.

Поместите листок белой бумаги на пол.

Намочите окно горячей водой.

Регулируйте стакан и бумагу, пока не увидите радугу.

2. Метод с использованием зеркала

Поместите зеркало внутри стакана наполненного водой.

Комната должна быть темной, а стены белые.

Посветите фонариком в воду, двигая его, пока не увидите радугу.

3. Метод с использованием компакт диска

Возьмите компакт- диск, и протрите его, чтобы он не был пыльным.

Положите его на плоскую поверхность, под свет или перед окном.

Смотрите на диск и наслаждайтесь радугой. Можете покрутить диск, чтобы увидеть, как передвигаются цвета.

4. Метод дымки

Используйте шланг для воды в солнечный день.

Закройте пальцем отверстие шланга, создавая дымку

Направьте шланг в сторону Солнца.

Посмотрите на дымку, пока не увидите радугу.

Радуга

Радуга - это красивое небесное явление - всегда привлекала внимание человека. В прежние времена, когда люди еще мало знали об окружающем мире, радугу считали «небесным знамением». Так, древние греки думали, что радуга - это улыбка богини Ириды.

Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя на расстоянии 1-2 км, а иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды.

Центр радуги находится на продолжении прямой, соединяющей Солнце и глаз наблюдателя - на противосолнечной линии. Угол между направлением на главную радугу и противосолнечной линией составляет 41є - 42є

В момент восхода солнца противосолнечная точка находится на линии горизонта, и радуга имеет вид полуокружности. По мере поднятия Солнца противосолнечная точка опускается под горизонт и размер радуги уменьшается. Она представляет собой лишь часть окружности.

Часто наблюдается побочная радуга, концентрическая с первой, с угловым радиусом около 52є и обратным расположением цветов.

Основная радуга образуется за счёт отражения света в каплях воды. А побочная радуга образуется в результате двукратного отражения света внутри каждой капли. В этом случае лучи света выходят из капли под другими углами, чем те, которые дают основную радугу, и цвета в побочной радуге располагаются в обратной последовательности.

Ход лучей в капле воды: а - при одном отражении, б - при двух отражениях

При высоте Солнца 41є главная радуга перестает быть видимой и над горизонтом выступает лишь часть побочной радуги, а при высоте Солнца более 52є не видна и побочная радуга. Поэтому в средних экваториальных широтах в околополуденные часы это явление природы никогда не наблюдается.

У радуги различают семь основных цветов, плавно переходящих один в другой. Вид дуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров капелек воды и их количества. Большие капли создают более узкую радугу, с резко выделяющимися цветами, малые - дугу расплывчатую, блеклую и даже белую. Вот почему яркая узкая радуга видна летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли.

Впервые теория радуги была дана в 1637 году Рене Декартом. Он объяснил радугу, как явление, связанное с отражением и преломлением света в дождевых каплях. Образование цветов и их последовательность были объяснены позже, после разгадки сложной природы белого света и его дисперсии в среде.

Образование радуги

Можно рассмотреть простейший случай: пусть на капли, имеющих форму шара, падает пучок параллельных солнечных лучей. Луч, падающий на поверхность капли в точке А, преломляется внутри нее по закону преломления: n sin б=n sin в, где n=1, n?1,33 - соответственно показатели преломления воздуха и воды, б - угол падения, а в - угол преломления света.

Внутри капли идет по прямой луч АВ. В точке В происходит частичное преломление луча и частичное его отражение. Надо заметить, что, чем меньше угол падения в точке В, а следовательно и в точке А, тем меньше интенсивность отраженного луча и тем больше интенсивность преломленного луча.

Луч АВ после отражения в точке В происходит под углом в` = в попадает в точку С, где также происходит частичное отражение и частичное преломление света. Преломленный луч выходит из капли под углом г, а отраженный может пройти дальше, в точку D и т. д. Таким образом, луч света в капле претерпевает многократное отражение и преломление. При каждом отражении некоторая часть лучей света выходит наружу и интенсивность их внутри капли уменьшается. Наиболее интенсивным из выходящих в воздух лучей является луч, вышедший из капли в точке В. Но наблюдать его трудно, так как он теряется на фоне ярких прямых солнечных лучей. Лучи же, преломленные в точке С, создают в совокупности на фоне темной тучи первичную радугу, а лучи, испытывающие преломление в точке D дают вторичную радугу, которая менее интенсивна, чем первичная.

При рассмотрении образования радуги нужно учесть еще одно явление - неодинаковое преломление волн света различной длины, то есть световых лучей разного цвета. Это явление носит название дисперсии. Вследствие дисперсии углы преломления г и угла отклонения лучей в капле различны для лучей различной окраски.

Радуга возникает вследствие дисперсии солнечных лучей в капельках воды. В каждой капельке луч испытывает многократное внутреннее отражение, но при каждом отражении часть энергии выходит наружу. Поэтому чем больше внутренних отражений испытают лучи в капле, тем слабее радуга. Наблюдать радугу можно, если Солнце находится позади наблюдателя. Поэтому самая яркая, первичная радуга формируется из лучей, испытавших одно внутреннее отражение. Они пересекают падающие лучи под углом около 42°. Геометрическим местом точек, расположенных под углом 42° к падающему лучу, является конус, воспринимаемый глазом в его вершине как окружность. При освещении белым светом будет получаться цветная полоса, причем красная дуга всегда выше фиолетовой.

Чаще всего мы наблюдаем одну радугу. Нередки случаи, когда на небосводе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна за другой; наблюдают и еще большее число небесных дуг - три, четыре и даже пять одновременно. Оказывается, что радуга может возникать не только от прямых лучей; нередко она появляется и в отраженных лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озер. Три-четыре радуги - обыкновенные и отраженные - создают подчас красивую картину. Так как отраженные от водной поверхности лучи Солнца идут снизу вверх, то радуга образующаяся в лучах, может выглядеть иногда совершенно необычно.

Не следует думать, что радугу можно наблюдать только днем. Она бывает и ночью, правда, всегда слабая. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна.

Некоторое подобие радуги можно получить на таком опыте : Нужно колбу, наполненную водой, осветить солнечных светом или лампой через отверстие в белой доске. Тогда на доске отчетливо станет видна радуга, причем угол расхождения лучей по сравнению с начальным направлением составит около 41°- 42°. В естественных условиях экрана нет, изображение возникает на сетчатке глаза, и глаз проецирует это изображение на облака.

Если радуга появляется вечером перед заходом Солнца, то наблюдают красную радугу. В последние пять или десять минут перед закатом все цвета радуги, кроме красного, исчезают, она становится очень яркой и видимой даже спустя десять минут после заката.

Красивое зрелище представляет собой радуга на росе. Ее можно наблюдать при восходе Солнца на траве, покрытой росой. Эта радуга имеет форму гиперболы.

Инструкция

Как установил Ньютон, белый световой луч получается в результате взаимодействия лучей разного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Каждый цвет характеризуется определенной длиной волны и частотой колебаний. На границе прозрачных сред скорость и длина световых волн изменяются, частота колебаний остается прежней. Каждый цвет имеет свой собственный коэффициент преломления. Меньше всего от прежнего направления откланяется луч красного цвета, чуть больше оранжевый, затем желтый и т.д. Наибольший коэффициент преломления имеет фиолетовый луч. Если на пути светового луча установить стеклянную призму, то он не только отклонится, но и распадется на несколько лучей разного цвета.

А теперь . В природе роль стеклянной призмы выполняют дождевые капли, с которыми сталкиваются солнечные лучи при прохождении через атмосферу. Поскольку плотность воды больше , световой луч на границе двух сред преломляется и разлагается на составляющие. Далее цветовые лучи движутся уже внутри капли до столкновения с ее противоположной стенкой, которая также является границей двух сред, и, к тому же, обладает зеркальными свойствами. Большая часть светового потока после вторичного преломления будет продолжать движение в воздушной среде за каплями дождя. Некоторая же его часть отразится от задней стенки капли и выйдет в воздушную среду после вторичного преломления на передней ее поверхности.

Процесс этот происходит сразу во множестве капель. Чтобы увидеть радугу, наблюдатель должен стоять спиной к Солнцу и лицом к стене дождя. Спектральные лучи выходят из дождевых капель под разными углами. От каждой капли в глаз наблюдателя попадает только один луч. Лучи, выходящие из соседних капель сливаются, образуя дугу. Таким образом, от самых верхних капель в глаз наблюдателя попадают лучи красного цвета, от тех, что ниже – оранжевого и т.д. Сильнее всего откланяются фиолетовые лучи. Фиолетовая полоска будет нижней. Радугу в форме можно видеть, когда Солнце находится под углом не более чем 42° относительно горизонта. Чем выше поднимается Солнце, тем меньше размеры радуги.

Вообще-то, описанный процесс несколько сложнее. Световой луч внутри капли отражается многократно. При этом может наблюдаться не одна цветовая дуга, а две – радуга первого и второго порядка. Внешняя дуга радуги первого порядка окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый. У радуги второго порядка наоборот. Выглядит она обычно на много бледнее первой, поскольку при многократных отражениях интенсивность светового потока уменьшается.

Значительно реже в небе могут наблюдаться три, четыре и даже пять цветных дуг одновременно. Подобное наблюдали, например, жители Ленинграда в сентябре 1948 года. Это объясняется тем, что радуга может возникать также и в отраженных солнечных лучах. Такие многократные цветовые дуги могут наблюдаться над обширной водной поверхностью. При этом отраженные лучи идут снизу вверх,