Что такое радуга?
явление, созданное человеком
природное явление
явление, возникающее в электрической цепи
явление, возникающее за счет совершаемой работы
Открытие картезианских лучей принадлежит
Бутлерову
Менделееву
Ломоносову
Р. Декарту
С уменьшением капель воды радуга
остается цветной
бледнеет
быстро исчезает
бледнеет, затем снова появляется
Свет, поляризованный ортогонально плоскости рассеяния, отражается
снаружи капли
Природное явление, представляющий собой образование видимого спектра солнечного света, который получается в результате рассеяния света маленькими капельками воды.
Из-за особенностей формирования радуги представляют собой редкое природное явление, хотя оба фактора ее образования бывают представлены в природе очень часто.
Радуги могут образовываться в различных капельных средах – в брызгах воды водопада (так называемые аэрозольные радуги), в спрее, создаваемом волнами и т.д.
Строение радуги
Интересно, что иногда выше первичной радуги возникает более бледная и более широкая вторичная радуга с перевернутым порядком цветов: красная полоса внизу, а голубая вверху (рис.1).
Рис. 1. Изображение радуги со вторичной верхней радугой, включающее приблизительные углы между направлением солнечных лучей и положением наблюдателя. Вторичная радуга значительно слабее первичной. Центр окружности, которую описывает радуга, всегда лежит на прямой, проходящей через Солнце и глаз наблюдателя
Чаще всего радуга наблюдается в прямых лучах солнца после дождя или при искусственном разбрызгивании воды.
Радуга как спектральное явление
Подробное объяснение условий возникновения радуги было получено в результате проведения лабораторных экспериментов с лучом лазера и большими, хорошо выраженными, каплями воды.
Если луч света падает на сферические капли воды диаметром от 0,3 до 20 мм, часть света преломляется в капле, а остальной свет отражается.
Только так называемые картезианские лучи (согласно французскому математику Рене Декарту), падая на каплю воды на расстоянии 7/8 (первичная радуга) или 19/20 (вторичная радуга) от радиуса средней линии, будут вызывать спектральные явления.
Первичная радуга получается при одном внутреннем отражении, а вторичная радуга получается при двух внутренних отражениях (см. рис. 2).
Рис. 2. Траектория луча света внутри капель воды, приводящая к образованию радуги. Только так называемые картезианские лучи, падая на каплю воды на расстоянии —7/8 (первичная радуга, внизу) или 19/20 (вторичная радуга, вверху) от радиуса средней линии, способны вызвать спектральные явления
Все прочие лучи отклоняются так далеко, что не способны давать какую-либо усиленную интерференцию. Так как воде присуща относительно незначительная дисперсия (коэффициент преломления воды равен 1,333), углы цветных полос радуги весьма ограничены и зависят от диаметра капелек воды и количества внутренних отражений (см. таблицу 1).
Табл. 1. Диспергирующие углы в радуге
| Диаметр (водяной капли) | 1 мм | 20 мм |
|---|---|---|
| Первичная радуга | 40,5 ± 2 | 41,5 ± 1 |
| Александровское темное пространство | 46 + 3 | 46 + 3 |
| Вторичная радуга | 53 + 4 | 52 + 2 |
С уменьшением размера капель радуга бледнеет. Когда диаметр капли становится меньше ~0,3 мм, получается наложение отдельных спектральных цветов (неудовлетворительное спектральное разрешение), дополняющих друг друга, что приводит к осветлению радуги и, в конце концов, ее полному исчезновению. В соответствии с формулой Френеля, цветной свет в радуге высоко поляризован (тангенциально к радуге).
Свет, поляризованный ортогонально плоскости рассеяния, отражается предпочтительно внутрь капли, тогда как остальной свет покидает каплю и становится видимым.
Нужна работа по низкой цене? У нас вы можете заказать статью по физике недорого!
Комментарии