Радуга это дисперсия света: Урок-исследование на тему “Дисперсия света. Радуга”

Содержание

Урок-исследование на тему “Дисперсия света. Радуга”

Цель урока: сформировать у учащихся единое, целое представление о физической природе явления дисперсии света, рассмотреть условия возникновения радуги.

Задачи:

  • используя методы научного познания, объяснить природу дисперсионного спектра, применять полученные знания к объяснению атмосферных оптических явлений;
  • формировать исследовательские умения: получать явление дисперсии, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность;
  • формировать эмпатические качества учащихся через эвристические приемы работы, реализовать потребности подростка  в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении физики;
  • продолжить формирование образных и логических умений учащихся: анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал.

Классификационная характеристика урока

  • Принцип организации учебного процесса – урок-исследование.
  • Педагогическая технология  – проектно-исследовательский метод, деятельностный подход, исследовательская, диалогическая деятельность
  • По организационным формам – индивидуальная, групповая.
  • По типу управления познавательной деятельности – под руководством учителя, самостоятельная работа.
  • По подходу к ребенку – личностно-ориентированное, свободное воспитание.
  • По преобладающему методу обучения – методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности, методы стимулирования и мотивации учебной деятельности, методы контроля и самоконтроля.

Диагностика урока – фронтальный опрос, самооценка.

Место урока в процессе преподавания: Урок носит характер изучения новой темы, где  раскрывается новое явление с опорой на знания учащихся по теме «Явление преломления света. Законы преломления».Учащиеся должнынаучиться доказывать, что произошло явление дисперсии, указывать причины появления явления дисперсии, применять теоретические знания при объяснении явления радуги.

Ученик на уроке способен поставить цель, сформулировать задачи исследования, выдвинуть гипотезу, которую подтвердить  или изменить в ходе изучения темы урока, уметь проводить эксперимент  (собрать электрическую цепь, выделить световой луч).  Он, вместе с тем, способен подтвердить свои выводы, осознает связь между теорией и практикой, применением собственных знаний при объяснении природных явлений.

Урок проводится в кабинете, требует небольшой подготовительной работы, предварительно в кабинете делается затемнение, необходимое для проведения эксперимента. Учитель готовит презентацию для проведения урока «Дисперсия», готовит оборудование, необходимое для проведения исследовательской деятельности.  На самом уроке учащиеся выступают в качестве исследователей, докладчиков, педагог также постоянно находится в движении, ему необходимо поддерживать эмоциональный фон урока, быть готовым к неожиданным вопросам, уметь управлять, демонстрируя свою компетентность и т.д. Уровень подачи материала основан на культуротворческих ситуациях, использовании демонстрационного оборудования,  видеоопытах,  использовании презентации; применяется как индуктивный, так и дедуктивный способ изучения материала.

Оснащение урока:

  • Оборудование: на каждом столе учащихся лабораторное оборудование «L-микро» для разложения в спектр белого света, демонстрационное оборудование «L-микро» по волновой оптике, прибор для демонстрации радуги в лабораторных условиях.
  • Проведение демонстрационных экспериментов и практических наблюдений: опыт по дисперсии света с призмами. (Флинт, Крон), практическая работа «Наблюдение дисперсии света», неразложимость в спектр монохроматического света, сложение спектральных цветов.
  • Техническое оснащение: мультимедийная установка.

Тип урока: изучение нового материала.

Практическое назначение урока: способствует развитию навыков работы с оборудованием  – получать и изучать дисперсионный спектр, способствует формированию целостной картины мира, совершенствовать навыки высказывать собственное мнение, публичного выступления,  работать с аудиторией, применять полученные теоретические знания при объяснении природных явлений.
Урок дает возможность применять исторические сведения, литературные образы, максимально использовать ресурсы кабинета физики, дополнительных источников, делая их субъектами образования. Урок является составной частью работы по самосовершенствованию компетентностей ученика, т.к. учащиеся в своем предметном «Портфолио» отметят свои успехи и достижения, смогут проанализировать свою деятельность на уроке.

Понятийный аппарат: преломление, абсолютный и относительный показатели преломления, скорость света, дисперсия, спектр, порядок цветов в спектре, монохроматическая волна.

Конспект урока

1. Мотивация познавательной деятельности

– Как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе? Я хочу предложить послушать вам стихотворение Ф.И.Тютчева:

Как неожиданно и ярко,
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.

– Какое явление описано в этих поэтических строках? (Радуга)

– До 1666г считалось, что цвет – это свойство самого тела. С давних времен наблюдалось разделение цвета радуги, и было известно, что образование радуги связано с освещенностью дождевых капель. Существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление, благодаря которому можно видеть наш окружающий мир цветным. Почему  мы можем видеть красивыми цветы, удивительные краски картин художников: Почему мир дарит нам целую гамму различных по красоте и неповторимости пейзажей? Это явление – дисперсия. Давайте попробуем сформулировать тему нашего урока.

(Учащиеся предлагают различные варианты темы урока)

Тема урока: Дисперсия света. Урок наш пройдет в форме исследования. Поэтому необходимо поставить цель и задачи нашего исследования.

(Ребята предлагают свои варианты, затем записываем вместе в тетради)

Цель: изучить дисперсию и выяснить причины появления радуги.

Задачи:

  • выяснить, что такое дисперсия;
  • история открытия дисперсии;
  • объяснить причины появления дисперсии;
  • провести эксперимент по получению дисперсии;
  • рассмотреть природное явление – радугу.

Гипотеза:  если знать явление дисперсии, то можно объяснить природные явления и получить радугу в лабораторных условиях. Любое исследование предполагает выбор объекта и предмета исследования

Объект исследования: световые волны, дисперсия

Предмет исследования: радуга

Дисперсия – звучит прекрасно слово,
Прекрасно и явление само,
Оно нам с детства близко и знакомо,
Мы наблюдали сотни раз его!

Великий древнегреческий мыслитель Аристотель утверждал, что цвет определяется разным количеством темноты, примешиваемой к белому свету. При наибольшем добавлении темноты получается фиолетовый, а при наименьшем – красный цвет. Авторитет Аристотеля был непоколебим и все же…

2. Введение в тему урока

Опыты И.Ньютона по дисперсии

– Кто из вас, ребята,  слышал или знает об этом удивительном явлении или его открытии?
Явление дисперсии было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг. “Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего раньше никто не подозревал” (“История физики”, Б. И .Станков, стр. 123.). Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Он открыл, что белый свет – это «чудесная смесь цветов».

Итак, что же сделал Ньютон? Повторим опыт Ньютона.
Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. В описанных опытах использовались призма, изготовленная из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется до сих пор. 

Демонстрируется непрерывный спектр белого света  (используем разные прозрачные материалы)

Видеофрагмент «Наблюдение дисперсии». (Приложение 1)

Прежде чем разобраться в сути этого явления, давайте вспомним  о преломлении световых волн.

Фронтальный опрос:

  • Какое явление называется преломлением света?
  • Сформулируйте законы преломления света
  • Чем вызвано преломление световых волн?
  • Какую физическую величину называют абсолютным показателем преломления?
  • Каков его физический смысл?
  • Какая среда называется оптически более плотной или менее плотной?
  • Как определяются показатели преломления через скорость света в средах?
  • Где свет распространяется с большей скоростью?
  • Какова причина уменьшения скорости света при его переходе из вакуума в среду, или из среды с меньшей оптической плотностью в среду с большей оптической плотностью?

– В чем состоит особенность прохождения светового пучка через призму?
1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.
2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде.

3. Погружение в тему урока

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные.
Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:
Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Резкой границы между цветами нет.
Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует. Тем не менее, границы диапазонов белого света и составляющих его цветов принято характеризовать их длинами волн в вакууме. Таким образом, белый свет – это сложный свет, совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.

Цвет Длина волны, нм
Красный от 620 до 760
Оранжевый от 585 до 620
Желтый от 575 до 585
Зеленый от 510 до 575
Голубой от 480 до 510
Синий от 450 до 480
Фиолетовый от 380 до 450

4. Выводы из опытов:

  • Скорость света зависит от среды.
  • Призма разлагает свет.
  • Белый свет – сложный свет, состоящий из световых волн различных цветов.

Вывод: при прохождении света через вещество, имеющее преломляющий угол, происходит разложение света на цвета.

5. Исследовательская экспериментальная работа

Учащиеся выполняют творческое экспериментальное задание (6-7 мин):

5.1. Разложение белого света на его цветовые составляющие (используется лабораторное оборудование L-микро). В начале эксперимента учащимся напоминается техника безопасности работы с электрооборудованием.

При выполнении практического задания обратить внимание учащихся на угол падения лучей на призму (кювету с водой).

5.2. После выполнения практического задания рассмотрите окрашивание в цвета радуги света, проходящего через призму, от яркого источника света.
Работа с учебником (§ 60 ). Определение дисперсии.

Дисперсия – зависимость показателя преломления и скорости света от частоты световой волны.

За счёт дисперсии происходит разложение белого света (но это происходит и при интерференции, дифракции, поляризации). В веществе же скорость света зависит от  частоты и показателя преломления.

n = c/v = f(v)

Вывод: В веществе скорость распространения коротковолнового излучения меньше, чем длинноволнового. Значит показатель преломления n для фиолетового света больше, чем для красного.
Механизм дисперсии объясняется следующим образом. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества.
Разделение цветов в пучке белого света происходит из-за того, что волны разной длиной волны преломляются или рассеиваются веществом по-разному, а также в результате дифракции или интерференции. Например, вследствие того, что волны разной длины волны преломляются по-разному, пучок белого света, попадая на тонкую пленку, интерферирует и возникает радужная окраска (мыльные пузыри, крылья насекомых… и др),  из-за того, что волны разной длины волны по-разному рассеиваются на скоплениях молекул в воздухе, возникает голубой цвет неба. Радуга – разделение света при преломлении капельками воды.
Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота v падающего света равна v колебаний атомов. Ещё раз обращаем внимание учащихся на то, что при переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

5.3.Совместно с учащимися решаем вопрос о неразложимости в спектр монохроматического света.

Проверим, будет ли разлагаться на цвета свет, имеющий определенную окраску. Используем ту же установку по изучению дисперсии света, закроем щелевую диафрагму красным светофильтром. Призма не добавляет никаких новых оттенков в свет, в котором с самого начала присутствовала только цветовая составляющая. Объясняя наблюдаемый эффект, необходимо подчеркнуть, что светофильтр пропускает свет в некотором определенном интервале длин волн. При этом световые волны с другими длинами поглощаются в материале светофильтра.
Точно такой же вывод можно сделать, рассмотрев прохождение через призму излучения полупроводникового лазера. Излучаемый лазером свет является существенно более монохроматическим, чем свет графического проектора после светофильтра. Рассматривая результаты проведенных экспериментов, учащиеся делают вывод о том, что монохроматическое излучение в спектр разложить нельзя.

Видеофрагмент (Приложение 2)

6. Первичный контроль усвоения знаний (Фронтальный опрос. Учащимся необходимо закончить утверждение)

  • Призма не изменяет свет, а лишь… (разлагает)
  • Белый свет как электромагнитная волна состоит из… (семи цветов)
  • Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются и по … (степени преломляемости)
  • Наиболее сильно преломляется … (фиолетовый свет)
  • Меньше преломляется… (красный свет)
  • Красный свет, который меньше преломляется, имеет … в среде, а фиолетовый … (наибольшую скорость, наименьшую скорость)
  • Фиолетовые лучи преломляются сильнее красных, следовательно, …(nф> nк)
  • Дисперсия – зависимость … в веществе от частоты волны (скорости света). Зависимость показателя преломления света от … (частоты или длины волны) также называется дисперсией.

Вопросы для обсуждения:

  • Как можно наблюдать явление дисперсии света?
  • Чем объясняется разложение белого цвета на цветные пучки?
  • На стеклянную призму направляют луч красного света. Будет ли наблюдаться разложение этого света на какие-либо цветные лучи?
  • Наблюдается ли дисперсия света при прохождении через вакуум?
  • Будет ли наблюдаться дисперсия, если свет переходит из одной среды в другую, обе среды имеют одинаковые показатели преломления?

7. Продолжим изучение световых явлений на примере радуги

Слово предоставляется ученикам класса, подготовившими лучшие проекты по теме «Радуга» (Приложение 3)
Сложностью белого света объясняются красивейшие оптические явления в атмосфере радуга, гало, перламутровые облака. Эти явления можно наблюдать у нас на Ямале.
Расскажут нам об истории изучения и теории возникновения радуги наши исследователи-теоретики: Елена К. и Евгения О. (Приложение 4)
Радугу «творят» водяные капли: в небе – дождинки, на поливаемом асфальте – капельки, брызги от водяной струи. Однако не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. Яркая радуга, которая возникает после дождей или в брызгах водопада – это первичная радуга. Цветные полосы сильно отличаются по яркости, но порядок всегда одинаков: внутри дуги всегда находится фиолетовая полоса, которая переходит в синюю, зелёную, жёлтую, оранжевую и красную – с внешней стороны радуги. Выше первой, в небе, возникает вторая менее яркая дуга, в которой цветовые полосы расположены в обратном порядке. (видеоролик «Физика радуги»)

Основные черты радуги будем изучать по распространению света внутри одной изолированной капли воды. На рисунке изображён путь одного луча, участвующего в образовании основной радуги. Каждая капелька воды в воздухе выполняет роль крохотной призмы, дробящей свет на разные цвета.

Наблюдать радугу можно во время дождя при условии, что Солнце или источник света, близкий по спектру к солнечному, находится позади наблюдателя. Размер видимой части радуги зависит от положения Солнца относительно горизонта.

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

8. Домашнее задание §60; эксперимент с творческим отчетом.

Разложите солнечный луч. Поставьте зеркало в воду под небольшим углом. Поймайте зеркалом солнечный луч и направьте его стену. Поворачивайте зеркало до тех пор, пока не увидите спектр. Вода выполняет роль призмы, разлагающей свет на составляющие его цвета.

9. Обобщение, закрепление изученного материала

Выводы (можно использовать источник знаний – учебник)

  • Белый цвет – это … смесь спектральных цветов.
  • Разложение белого света в спектр – это разделение его на лучи спектральных цветов, происходящее в результате … преломления луча в призме.
  • Показатель преломления зависит от … цвета спектральной составляющей белого света. Лучи, соответствующие различным цветам, при попадании в одну и ту же среду преломляются под разными углами, поскольку … их скорости в данной среде различны.
  • Цвет, который нельзя разделить на составные части, называется …монохроматичным.

Учащиеся отвечают на устные вопросы, выполняют задания теста (если останется время)

Устные вопросы:

  • Почему дисперсионный спектр белого света, полученный при его пропускании через стеклянную призму, сжат в красной части и растянут в фиолетовой?
  • Зелёный пучок цвета переходит из воздуха в воду. Меняются ли при этом его частота, длина волны, цвет?
  • Почему в комнате с тёмными обоями темно, а со светлыми – светло?
  • На пути белого пучка поставили красный и зелёный светофильтры, один за другим. Что получится на выходе? Ответьте после просмотра следующего фрагмента (Приложение 5)
  • На белом листе написано красным карандашом «отлично», а зеленым — «хорошо». Имеются два стекла — зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»?

10. Итог урока: Вместе с учащимися учитель выясняет, что узнали нового. Что называется дисперсией?
Добились ли поставленных цели и задач, продвинулись ли в своих знаниях? (учащиеся сопоставляют поставленные цель, задачи, справедливость гипотезы).

  • При объяснении сложности света мы использовали методы научного познания наблюдение, опыт, практика.
  • Совершенствовали умения: выдвигать гипотезу, работать с учебником, сравнивать, обобщать, делать выводы, применять полученные знания в новой ситуации.

Если останется время, можно предложить тест по дисперсии света (Приложение 6)
Проведение урока сопровождается презентацией «Дисперсия света».
В классах физико-математического профиля на втором уроке рассматриваем теорию и условия возникновения радуги.

Самоанализ урока (Приложение 7)

Дисперсия света — урок. Физика, 9 класс.

Опыты Ньютона

В \(1666\) году Исаак Ньютон, занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение, получаемое с помощью объектива телескопа, окрашено по краям. Чтобы проверить предположение о роли преломления света в появлении разноцветных световых полос, учёный использовал щель в ставне в качестве источника света. На пути полученного узкого пучка разместил стеклянную призму.

 

Белый свет является сложным: пройдя через призму, он разлагается на различные цвета.

Гипотеза Ньютона была настолько необычной для его современников: что вызвала сильное волнение и вопросы среди учёных Ньютон доказал справедливость своей теории: разложил одной призмой белый свет на спектр и поставил вторую перевёрнутую призму, собрав спектр обратно в белый луч.

 

 

Преломлённый белый свет превратился в радугу из семи цветных полос, которую Ньютон назвал спектром. В спектре Ньютон выделил семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

Оптический спектр (от лат. spectrum — «видение», «изображение») — распределение оптического излучения по длинам волн.

Явление разложения света призмой на разноцветные полосы Ньютон назвал дисперсией.

Дисперсия (от лат. dispersio — «рассеяние») — разложение света на спектральные цвета при прохождении через оптически плотное вещество вследствие зависимости показателя преломления и скорости света в веществе от частоты (или длины) световой волны.

Различным цветам соответствуют различные показатели преломления: лучи красного цвета отклоняются на меньший угол, наибольший угол отклонения у лучей фиолетового цвета.

В трактате «Оптика» Ньютон написал:

Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости.

Как известно, показатель преломления среды \(n\) зависит от скорости света \(\upsilon\) в веществе:

n=cv, где \(c\) — скорость света в вакууме.

Чем оптически плотнее среда, тем больше показатель преломления, тем меньше скорость света в веществе. Поэтому лучи фиолетовой части спектра преломляются сильнее (отклоняются на больший угол) по сравнению с лучами красного света, которые имеют большую длину волны (меньшую частоту). 

Дисперсия света — зависимость показателя преломления от длины волны света.

Дисперсией объясняется радуга. В каплях воды солнечные лучи преломляются и образуют спектр.

При прохождении белого света через две призмы (рис.) на выходе наблюдается только «одноцветный» свет, который называется монохроматическим (происхождение термина от др.-греч. «один цвет»).

 

 

Свет каждого цвета располагается в достаточно узком интервале частот. Например, частота красного света соответствует интервалу 405-480 ТГц. Обычно для характеристики монохроматического цвета используют только одну определённую частоту.

Формирование у человека  цветового восприятия физических тел является сложным физиологическим процессом. С точки зрения электромагнитной природы света окрашенность тел определяется зависимостью «поглощательной» способности тела от длины волны падающего света.

Данная зависимость используется в светофильтрах, которые в зависимости от вещества светофильтра поглощают свет конкретных длин волн (например, пленка со свойством сильно поглощать сине-зеленые лучи видимого спектра при освещении светом с такой же длиной волны будет казаться черной).

Урок физики “Дисперсия. Сплошной спектр. Радуга” (8 класс)

Тема: Дисперсия. Сплошной спектр. Радуга. Цели урока:

  • сформировать представление о явлении дисперсии, научить учащихся отличать явление дисперсии света в различных ситуациях, пояснять суть явления с точки зрения электромагнитной теории и приводить примеры подобных явлений в природе.

  • воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

  • развитие познавательных интересов, навыков работы, самоконтроля, умения конспектировать.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование:

Мультимедийный проектор, экран, компьютерная презентация.

План урока:

  1. Организационный момент.

  2. Проверка домашнего задания.

  3. Изучение нового материала .

  4. Рефлексия .

  5. Закрепление знаний.

  6. Итог урока .

  7. Домашнее задание.

Ход урока

  1. Организационный момент

Приветствие. Готовность к уроку. Отметка в журнале присутствующих и отсутствующих.

  1. Проверка домашнего задания

В качестве проверки ваших знаний вспомним, что же мы уже изучили о световых явлениях.

Повторение пройденного материала:

  1. Как обозначают скорость света и чему он равен?

  2. Напишите закон отражения света.

  3. Напишите закон преломления света.

  4. Нарисовать луч падающий, и луч отраженный.

  5. Нарисовать луч падающий, и луч преломленный.

  6. Как обозначают относительный показатель преломления среды и чему он равен?

  1. Изучение нового материала

Сегодня мы продолжим разговор о световых явлениях и законах распространения света

Свет имеет еще много тайн. Одна из них – явление дисперсии.

Тема нашего урока «Дисперсия» Радуга.

Цель урока: дать понятие о дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории, объяснить происхождение цветов окружающих нас тел.

Слово «дисперсия» происходит от латинского слова dispersio, означает «разложение света».

Дисперсия света – это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления света, от частоты колебаний (или длины волны).

В 1676 году англ. физик Исаак Ньютон обратил внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром.

Проделав опыт, Ньютон сделал вывод, что белый свет состоит из семи основных цветов: к, о, ж, з, г, с, ф. Их совместное действие дает нам ощущение белого света, а после прохождения через призму эти цвета разделяются. Ньютон доказал это, направив эту радужную полосу на вторую призму и получив опять белый свет.

Луч белого света, проходя через трехгранную призму, не только отклоняется, но и разлагается на составляющие цветные лучи. Это явление установил Исаак Ньютон, проведя серию опытов.

Явление разложения белого света в спектр получило название «дисперсия».

Зависимость показателя преломления света от его цвета называется дисперсией.

Дисперсия света на стеклянной призме

  • Дисперсия света на стеклянной призме позволяет разложить световой пучок на спектральные составляющие, распространяющиеся под разными углами к первоначальному направлению.

Как объяснить цвет любого предмета?

– белая бумага отражает все падающие на нее лучи различных цветов

– красный предмет отражает только лучи красного цвета, а лучи остальных цветов поглощает

– глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.

1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.

2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде.

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные

Дисперсия – зависимость показателя преломления света от его цвета (т.е. от частоты световой волны, она не меняется при переходе из одной среды в другую!!!).

n = c/v, в среде: λ=v /v λ меняется!!!

n уменьшается с увеличением длины волны света.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды, взвешенных в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (Красный свет отклоняется на 137 градусов 30 минут, а фиолетовый на 139°20), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда находится за спиной наблюдателя).

  1. Рефлексия.

5. Закрепление знаний. Решение задач.

6. Итог урока

Подведение итога урока.

Выводы:

  • призма разлагает свет

  • белый свет является сложным (составным)

  • фиолетовые лучи преломляются сильнее красных.

  1. Домашнее задание.

§ 35изучить, стр157 д.э..35.2вып-ь(выборочно).

Урок физики в 11 классе по теме “Дисперсия света”

Конспект урока по физике в 11классе

Учитель физики: Безусова Наталья Павловна

МАОУ «СОШ №30»г.Перми

 

Тема урока «Дисперсия света»

Тип урока: Изучение нового материала

Методы-словесные(беседа,рассказ),поисково-исследовательский,наглядно-демонстрационный.

Цель: Познакомить учащихся с явлением дисперсии света, находить  примеры этих явлений в окружающем мире.

Задачи: Ввести понятие спектр,дисперсии света,научиться объяснять  явление дисперсии, продемонстрировать процесс разложение узкого светового луча на составляющие различных цветовых оттенков.

Формируемые УУД

Предметные:добиться понимания учащимися явления дисперсии света, приводить примеры этих явлений.

Метапредметные УУД

-Коммуникативные: выявлять проблему, сотрудничать в поиске и сборе информации для ее разрешения.

-Регулятивные: умение самостоятельно формулировать тему урока, ставить цель урока, составлять план и последовательность действий, выделять и осознавать то,что уже усвоено в курсе физики и что еще подлежит усвоению.

-Познавательные: умение проводить эксперимент, анализировать полученные результаты, обобщать, развивать умение делать выводы, строить логическую цепь рассуждений.

Личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, светофильтры, экран со щелью, стеклянная пластинка со скошенными гранями.

Ход урока

1.Орг.момент

2.Актуализация знаний

Повторение пройденного материала:

– Какое физическое явление называется преломлением света?
 – Сформулируйте закон преломления света.

 – Чем вызвано преломление волн?
 – Какую физическую величину называют абсолютным показателем преломления?
 – Каков его физический смысл?

 – Какая среда называется оптически более плотной или менее плотной?
 – Чем отличается ход луча при его преломлении в оптически более плотную среду от преломления в оптически менее плотную?
 – В чем состоит особенность прохождения светового пучка через призму?
 – Какова связь скорости волны с ее частотой?

3.Формулировка темы урока

Выполнение экспериментального задания.

Учащиеся для выполнения эксперимента берут стеклянную пластинку со скошенными гранями и экран со щелью,смотрят через призму и щель на окно или эл.лампу.Поворачивая призму,наблюдают спектр,отвечают на вопросы:

1.      Что вы наблюдаете?

2.      Перечислите цвета видимого вами спектра

Формулируют тему и цель урока.

 

4.Изучение нового материала.

-Пользуясь § 53 учебника (Мякишев Г.Я., Буховцев, В.М.Чаругин Физика. 11 класс ) прочитайте опыты И.Ньютона по дисперсии и рассказать об этих опытах по плану:

-Цель опыта

-Схема опыта

-Результат опыта

Демонстрация слайда «Опыт Ньютона»

 

Попробуйте объяснить опыт Ньютона,физическую природу дисперсии:

1.Сколько цветов выделил в спектре Ньютон

 2. Какие лучи преломляются сильнее, какие слабее?

3. У какого луча наибольший показатель преломления?

4. Лучу какого цвета соответствует волна наибольшей частоты νmax?

5. Учитывая, что скорость распространения света связана с показателем преломления обратной зависимостью (с/v), определите, волна какого цвета распространяется в среде с наибольшей скоростью.

6.Дайте определение дисперсии.

7. Что такое спектр?

8. Каковы причины разложения белого света в спектр при прохождении через призму?

 

– Объяснение результатов экспериментального задания,выполненного учащимися.

-Объяснение многообразия красок в природе(читать по учебнику стр.204-205)

Ответить на вопросы:

-Почему трава и листья кажутся нам зелеными,лист бумаги-белым,сажа-черная.

Вывод:Вне нас нет никаких красок, есть лишь волны разных длин.

-Демонстрация слайда «Цвета тел»

 

-Объяснение театральных эффектов:

-Почему на сцене исчезает фигура в красном на темном фоне,если переключить свет с белого на зеленый.

-Почему красные губы кажутся черными в голубом или зеленом свете танцевального зала.

 

-Эксперимент со светофильтрами

На лист белой бумаги с цветными рисунками  направить свет через разные светофильтры.

Вывод: Красный светофильтр пропускает только красные лучи, а остальные поглощает, поэтому другие картинки выглядят черными. Посмотреть на эти картинки сквозь зеленое стекло. Белый цвет стал зеленым, красный – черным, а зеленый – сохранил свой цвет.

 

 

-Цветовой треугольник Ньютона для красок.

Позволяет определить,какой цвет получится при сложении любых других цветов света.

 

 

-Понятие первичных цветов света(красный,зеленый,голубой_-их комбинация дает белый свет

-Объяснение дальтонизма.

На сетчатке глаза распределены 3 группы нервных окончаний Одна группа реагирует на  голубой свет,вторая-на зеленый,третья-на красный.Если в глаз человека попадает чистый спектральный желтый свет,то красная и зеленая реагируют одинаково  и получается ощущение желтого света.У некоторых людей одна группа не реагирует на цветовое раздражение,бывают люди слепые на красный,зеленый и голубые цвета. У мужчин около 4% общего количества-дальтьники,у женщин-0,5%.Дальтонизм(цветовая слепота) названа в честь ученого Дальтона,который в 26 лет обнаружил,что плохо отличает по цвету красные ягоды от травы.

 

Примеры дисперсии в природе.Чтение текста(по рядам) и заполнение таблицы.

1.Радуга

 

Как неожиданно и ярко,
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.

 

Радуга-это красивое физическое явление.О ней у разных народов слагались легенды, пелись песни. Глядя на радугу, греки  верили, что она соединяет небо и землю. Древние индейцы думали о цветах, которые увяли на земле и вновь расцвели на небе. По мнению древних жителей Эстонии по радуге вода поднимается из рек и озер в небеса. Существовало поверье, будто в том месте, где радуга как бы одним концом уходит в землю, можно откопать горшок с золотом, а чтобы всегда быть счастливым и удачливым, достаточно хотя бы раз пройтись под радугой босиком, жаль, что никто не смог подойти к основанию радуги. Почему же возникает радуга. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу.
 Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса.

Объясните, почему возникает радуга, какие явления наблюдаются при этом?. ( в водяной капле происходят следующие оптические явления: преломление солнечного света в водяных каплях, образующихся в атмосфере; дисперсия света, т.е. разложение белого света на цветные лучи; отражение света).

Действительно, на каплю воды падает белый свет. Преломляясь, луч проходит в каплю и благодаря дисперсии разлагается на составляющие. Свет испытывает многократное внутреннее отражение, но часть энергии при каждом отражении выходит наружу. Вышедшие лучи – цветные. Лучи, испытавшие только одно отражение образуют главную радугу; образование двойной радуги объясняется двумя внутренними отражениями и т.д. Чем больше отражений происходит, тем слабее радуга. Такие же радужные полосы можно наблюдать вокруг фонарей при тумане. Снаружи радуга всегда красная, внутри – фиолетовая.

Увидеть радугу можно и в брызгах водопада, фонтана, на росе и т.д. Радуга бывает и ночью (после ночного дождя, когда из-за туч появляется Луна). Но ночная радуга всегда слабее и наблюдать ее можно достаточно редко).

 

2. Цвет неба

Что такое небо? Небо это бесконечность. Для любого народа, небо символ чистоты, ведь считается, что там живет сам Бог. Люди, обращаясь к небу, просят дождя, или наоборот солнца. То есть, небо не просто воздух, небо это символ чистоты и непорочности. Небо – это всего лишь воздух, тот обычный воздух, которым мы ежесекундно дышим, тот которые нельзя увидеть и потрогать, потому что он прозрачный и невесомый. Но дышим-то мы прозрачным воздухом, почему же он над головой приобретает такой голубой цвет? Воздух содержит в себе несколько элементов, азот, кислород, углекислый газ, пары воды, различные пылинки, которые постоянно находятся в движении. С точки зрения физики На практике, как говорят физики, небо это просто воздух, окрашенный солнечными лучами. Если говорить проще, то солнце светит на Землю, но солнечные лучи для этого должны пройти через огромный слой воздуха, который буквально окутывает Землю. А так, как солнечный луч имеет множество цветов, а точнее семь цветов радуги. Для тех, кто не знает, стоит напомнить, что семь цветов радуги это красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Причем, все эти цвета имеет каждый луч и он, проходя через этот слой воздуха, то он разбрызгивает во все стороны различные цвета радуги, но вот сильнее всего происходит раскидывание голубого цвета, за счет которого небо и приобретает голубую окраску. Если охарактеризовать коротко, то голубое небо – это брызги, которые дает луч, окрашенный в этот цвет. А на Луне Там нет атмосферы и следовательно, небо на Луне не голубое, а черное. Космонавты, которые выходят на орбиту видят черное-черное небо, на котором сверкают планеты и звезды. Конечно же, небо на Луне выглядит очень красиво, но всё-таки не хотелось бы видеть над головой постоянно черное небо. Небо меняет цвет Небо не всегда бывает голубого цвета, оно имеет свойство менять цвет. Все, наверное, замечали, что иногда оно беловатое, иногда иссиня-черное… Почему так? Например, ночью, когда солнце не посылает свои лучи, мы видим небо не голубым, атмосфера кажется нам прозрачной. И сквозь прозрачный воздух, человек может увидеть планеты и звезды. А днем, голубой цвет снова надежно спрячет от посторонних глаз таинственный космос

Если вы помните, свет, который излучает Солнце, практически белый. Ну хорошо, возможно, чуть-чуть желтоватый. А что это значит? Это значит, что в пучке солнечного света присутствует свет самых разных длин волн — от фиолетового (длина волны которого составляет примерно 400 нм) до красного (760 нм). Больше всего в солнечном свете зеленого и желтого света, но, сливаясь и перемешиваясь с фиолетовым, синим, оранжевым и красным, он становится белым.

Но что происходит со светом, когда он проходит через земную атмосферу? Он сталкивается с беспорядочно летающими тут и там молекулами воздуха! Молекулы эти очень маленькие, но и длина волны видимого света такая же маленькая. Следовательно, часть света будет рассеяна в разные стороны и не дойдет до наших глаз. А может быть, и дойдет, но переотразившись от какой-нибудь другой молекулы. Встает вопрос: одинаково ли рассеивается свет разных длин волн? Оказывается, нет, не одинаково. Чем короче длина волны, тем труднее избежать свету столкновения со встретившейся на его пути молекулой. Это и понятно — длинноволновому свету легче обогнуть препятствие, чем коротковолновому.

Следовательно, голубой и фиолетовый свет, идущий от Солнца будет лучше рассеиваться в небе, чем оранжевый и красный.

А теперь взгляните днем на небо. Какого оно цвета? Конечно, голубого, если только не затянуто облаками. А Солнце какого цвета? Скорее всего, желтое! Почему? Потому что ему не хватает того самого голубого и синего света, который был отнят и рассеян атмосферой Земли, чтобы быть белым!

 

4.Лунное затмение

 Во время лунного затмения Луна полностью покрыта тенью Земли. Луна освещается солнечным светом, проходящим через атмосферу Земли, которая изгибает этот свет так, что он попадает на Луну.

Окружающая нас атмосфера рассеивает больше синего цвета, чем какого-либо другого, поэтому небо голубое. Красного/оранжевого цвета поглощается и рассеивается гораздо меньше. Поэтому восходы/закаты выглядят ярко-красными, так как свет проходит через большую часть атмосферы. По той же причине свет, проходящий через толстый слой атмосферы по краям Земли во время лунного затмения, рассеваясь и преломляясь, окрашивает Луну в кроваво-красный цвет.

 

Явление природы

Физические явления

Объяснение явления

Радуга

 

 

Голубой цвет неба

 

 

Красное Солнце перед закатом

 

 

Лунное затмение

 

 

 

5.Повторение
1. Почему белый свет, проходя сквозь призму, разлагается в цветной спектр?

2. Какие цвета и в какой последовательности наблюдаются в спектре?

3. Какие волны больше всего преломляются при прохождении призмы?

4. Изменяется ли длина волны и частота световой волны при её переходе в среду?

5. Для фиолетового или для красного света показатель преломления вещества больше?

6. Свет какого цвета распространяется в призме из стекла с большей скоростью?

7. Что произойдёт при соединении лучей всех цветов спектра?

 

6.Домашнее задание

Прочитать параграф 53

 

 

 

 

 


 

Скачано с www.znanio.ru

Дисперсия света – это… Что такое Дисперсия света?

Разложение света в спектр вследствие дисперсии при прохождении через призму (опыт Ньютона). У этого термина существуют и другие значения, см. Дисперсия.

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно чем больше частота волны, тем больше показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней:

  • у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления,
  • у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления.

Однако в некоторых веществах (например в парах йода) наблюдается эффект аномальной дисперсии, при котором синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. Говоря строже, аномальная дисперсия широко распространена, например, она наблюдается практически у всех газов на частотах вблизи линий поглощения, однако у паров йода она достаточно удобна для наблюдения в оптическом диапазоне, где они очень сильно поглощают свет.

Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света.

  • Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции). Дифракционный и призматический спектры несколько отличаются: призматический спектр сжат в красной части и растянут в фиолетовой и располагается в порядке убывания длины волны: от красного к фиолетовому; нормальный (дифракционный) спектр — равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн: от фиолетового к красному.

По аналогии с дисперсией света, также дисперсией называются и сходные явления зависимости распространения волн любой другой природы от длины волны (или частоты). По этой причине, например, термин закон дисперсии, применяемый как название количественного соотношения, связывающего частоту и волновое число, применяется не только к электромагнитной волне, но к любому волновому процессу.

Дисперсией объясняется факт появления радуги после дождя (точнее тот факт, что радуга разноцветная, а не белая).

Дисперсия является причиной хроматических аберраций — одних из аберраций оптических систем, в том числе фотографических и видео-объективов.

Коши пришел к формуле, выражающей зависимость показателя преломления среды от длины волны:

…,

где:

  •  — длина волны в вакууме;
  • a, b, c, … — постоянные, значения которых для каждого вещества должны быть определены в опыте. В большинстве случаев можно ограничиться двумя первыми членами формулы Коши.

Дисперсия света в природе и искусстве

Из-за дисперсии можно наблюдать разные цвета.
  • Радуга, чьи цвета обусловлены дисперсией, — один из ключевых образов культуры и искусства.
  • Благодаря дисперсии света, можно наблюдать цветную «игру света» на гранях бриллианта и других прозрачных гранёных предметах или материалах.
  • В той или иной степени радужные эффекты обнаруживаются достаточно часто при прохождении света через почти любые прозрачные предметы. В искусстве они могут специально усиливаться, подчеркиваться.
  • Разложение света в спектр (вследствие дисперсии) при преломлении в призме – довольно распространенная тема в изобразительном искусстве. Например, на обложке альбома Dark Side Of The Moon группы Pink Floyd изображено преломление света в призме с разложением в спектр.

См. также

Литература

  • Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. — Изд. 4-е, сокр. — М.: Искусство, 1977.

Ссылки

Все цвета радуги

 Все цвета радуги

Вряд ли найдется человек, который не любовался бы радугой. Появившись на небосводе, она невольно приковывает внимание. У разных народов с радугой связано множество легенд и сказаний. В русских летописях радуга называется «райской дугой» или сокращенно «райдугой». Радуга всегда связывается с дождем. Она может появиться и перед дождем, и во время дождя, и после него, в зависимости от того, как перемещается облако, дающее ливневые осадки. И, обязательно при Солнце, не закрытом облаками. Обычно наблюдаемая радуга – это цветная дуга угловым радиусом 42 градуса. Радуги можно увидеть около водопадов, фонтанов, на фоне завесы капель, разбрызгиваемых поливальной машиной и т.д.

 

 

Откуда берется удивительный красочный свет, исходящий от дуг радуги? Все радуги – это солнечный свет, разложенный на компоненты и перемещенный по небосводу таким образом, что он кажется исходящим от стороны противоположной  Солнцу. С научной точки зрения радуга — атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении ярким источником света  множества водяных капель (дождя или тумана). Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра видимого излучения.

Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в 1637 году. Декарт описал радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпавшего дождя. В то время еще не была открыта дисперсия – разложение белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой. Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, как преломляются цветные лучи в каплях дождя.  В капле, которая действует как оптическая призма, лучи света изгибаются, то есть преломляются, в результате чего обычный белый свет разлагается в спектр.

Это интересно!

«Декарт повесил радугу в нужном месте на небосводе, а Ньютон расцветил её всеми красками спектра.» – А.Фразер.

Каждая отдельная капля образует целую радугу!

Радуга-«как Солнце в малой капле вод». Г.Р.Державин.

«Спектр» происходит от латинского слова spectrum, что значит «видение», или даже «призрак». В научный обиход термин «спектр» ввёл Ньютон в 1671—1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму. Эффект разложения белого света на цветные составляющие (спектр) называется дисперсией. Спектр представляет собой огромное количество переходов  от одного оттенка к другому, однако человек видит только семь основных цветов. Цвета спектра и есть цвета радуги.

 Цвета в радуге расположены в определенной последовательности. 

Для запоминания цветов радуги есть несколько коротких стихов, где первая буква каждого цвета стоит в начале слова. Например, в слове “Каждый” первая буква “К” соответствует красному цвету и так далее.


Каждый  – красный
Охотник – оранжевый
Желает  – желтый
Знать     – зеленый
Где         – голубой
Сидит    – синий
Фазан    – фиолетовый 

Самое удивительное, что большинство людей, наблюдавших радугу или двойную радугу много раз, не видят, а точнее не замечают дополнительных дуг в виде нежнейших цветных арок внутри первой и снаружи второй радуг (т.е. со стороны фиолетовых краев радуг), т.е. во второй, менее яркой радуге, цвета идут в обратном порядке — от фазана к охотнику. Внимательный наблюдатель увидит серию красочных дополнительных дуг. Изучение радуг показало зависимость ширины дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг от размера, формы капель дождя.

 

С поверхности Земли мы наблюдаем радугу в виде половины круга. Но, оказывается, радуга имеет форму круга. Пассажиры вертолета, самолета с высоты видят круговую радугу. сферическая капля, освещенная параллельным пучком лучей солнечного света, может образовывать радугу только в виде круга. 

Радуга – это лишь оптический эффект, объяснение которому дает наука. Она не находится в конкретном месте и к ней, как и к линии горизонта, нельзя подойти. То, что видит каждый из нас, зависит от места наблюдения и нашего положения относительно Солнца или другого источника света.

Самую необычную радугу наблюдают космонавты во время космического полета над Землей.

Это интересно!

«Радугу» в космосе наблюдают космонавты. Земная атмосфера играет роль гигантской призмы, разлагающей солнечный свет на его составные цвета.

«Я – Кедр! Вижу Землю! Красота необычайная!Внимание, вижу горизонт Земли. Очень такой красивый ореол. Сначала радуга от самой поверхности Земли, и вниз такая радуга переходит», — такой увидел нашу планету первый человек в космосе Юрий Алексеевич Гагарин. Он тогда написал: «Когда я смотрел на горизонт, то хорошо видел резкий, контрастный переход от светлой поверхности Земли к совсем черному небу. Наша планета была как бы окружена ореолом голубоватого цвета. Потом эта полоса постепенно темнеет, становится фиолетовой, а затем черной. Этот переход очень красив, его трудно передать словами. Даже в нашем могучем русском языке, пожалуй, не найти таких сравнений, чтобы описать эту картину». Гагарин описывает вид Земли из космоса дальше: «Земля, при переходе космического корабля с теневой стороны Земли на дневную, выглядела так. Сначала идет яркая оранжевая полоса. Потом она очень плавно, незаметно переходит все в тот же знакомый уже нам голубоватый цвет, а затем снова в темно-фиолетовые и почти черные тона. Картина по своей цветовой гамме прямо неописуема. Она надолго остается в памяти».

Второй в мире полет в космическое пространство совершил советский летчик-космонавт Герман Степанович Титов. Он сделал несколько цветных снимков Земли из космического пространства. На одном из снимков, сделанном в момент выхода космического корабля из тени Земли, виден вокруг дугообразного земного горизонта радужный ореол, о котором писал Гагарин.

 

В соцсетях хотят запретить улыбки и преломление света, чтобы избежать ЛГБТ-пропаганды в виде радуги

В последние дни в русскоязычном сегменте интернета идет бурное обсуждение недавнего критического высказывания председательницы «Союза женщин России» Екатерины Лаховой о мороженом «Радуга» с изображением радуги на упаковке — она посчитала его пропагандой ЛГБТК+ сообщества.

«Да, и через мороженое могут радугу, я извиняюсь, лоббировать. У меня отношение к радуге отрицательное, как и к свастике, которую на сегодняшний день запретили. А много веков назад этот фашистский знак обозначал благополучие, плодородие и так далее», — объяснила она позже свою позицию.

В соцсетях не оставили без внимания такое отношение к, казалось бы, безобидной радуге. Пользователи предлагают не ограничиваться мороженым и взяться за радугу как природное явление и вообще запретить солнечный свет, дождь и дисперсию (совокупность процессов, из‑за которых происходит разложение света на спектр видимых глазу цветов).

Многие также напомнили, что радуга используется повсеместно — например, для оформления детских садов или крупных развлекательных центров. Некоторые вспомнили, что радугу можно встретить на символе Центризбиркома 2001 года или на флаге Еврейской автономной области.

Я нашёл корень зла. И как обычно без Евреев не обошлось.

Срочно устраиваем проверку 😀
они явно хотят показать кто там работает(живет) #Радуга 🌈 pic.twitter.com/o2jSyhrR2U

— Nico (@Nicothesur) July 4, 2020

#лгбт #тнрс
Самое смешное то,что это Эмблема Центральной избирательной комиссии 2001 года в период первого срока Владимира Путина.
ПОЧЕМУ ЖЕ ЕЕ НЕ ЗАПРЕТИЛИ? pic.twitter.com/Rsq0oiKKsW

— 🌸дурацкий карандаш🌸 (@wlCA1px6aS07R82) July 4, 2020

Дисперсия

Дисперсия

Дисперсия

Скорость света в материале и, следовательно, показатель преломления материал, зависит от длины волны света. Поскольку преломляющий индекс зависит от длины волны света, световые волны с разной длины волн и, следовательно, разные цвета преломляются через разные углы. Это называется дисперсией , потому что белый свет распадается на составляющие его цвета во время путешествия по материал.

Показатель преломления n большинства материалов, прозрачных для видимого света. немного увеличивается с уменьшением длины волны.
По мере увеличения индекса n

  • скорость света уменьшается,
  • длина волны света в материале уменьшается,
  • угол преломления θ t уменьшается при заданном θ i n i sinθ i = n t sinθ t , свет загибается больше.

Закон Снеллиуса в сочетании с показателем преломления n, зависящим от длины волны объясняет дисперсионные свойства призмы. Стороны призмы не параллельна, и свет меняет направление, когда проходит через нее.

Изменение показателя преломления ~ 1% во всем видимом диапазоне электромагнитное излучение по-прежнему приводит к значительному изменению направления возникающих красных и синих лучей. Поскольку в целом показатель преломления равен больше для более коротких волн, синий свет изгибает больше, чем красный свет.

Радуга

Радуга образуется в результате рассеивания и внутреннего отражения света в воде. капли в атмосфере. Белый свет солнца попадает в сферическую капля дождя. Разные цвета преломляются под разными углами, отражаются от задней части капли, а затем снова преломились, когда они вышли из уронить. Белый свет теперь рассредоточен по составляющим его цветам, и разные цвета перемещаются в немного разных направлениях.Вы видите красный свет исходящие от капель воды выше в небе, чем фиолетовый свет. Другие цвета находятся между ними, образуя радугу. На рисунке справа и внизу красный свет попадает в глаз наблюдателя из верхней капли, а фиолетовый свет из нижнее падение. Другие капли дождя дают другие цвета.

Радуги обычно представляют собой полукруги. С самолета или с очень высокого здание или гора, однако, можно увидеть замкнутый круг.Иногда можно увидеть двойную радугу. Вторая, более тусклая полоса, которая в небе выше, чем первый исходит от света, дважды отраженного внутри капли дождя. Это меняет порядок цветов во второй полосе.

Одиночная радуга Двойная радуга
Проблема:

На закате, в каком направлении вы, скорее всего, увидите радугу?

Решение:

  • Рассуждение:
    Солнце должно быть позади вас, поэтому вы, скорее всего, увидите радугу. примерно на восток.

Закатные радуги – особенные. Солнечные лучи почти горизонтальны, поэтому вершина радуги находится высоко в небе. Из-за рассеивания солнечный свет на закате содержит больше красных и меньше синих оттенков. Поэтому красный полосы радуги подчеркнуты, а синие полосы приглушены.


Дополнительная информация: В Урок физики: преломление и лучевая модель света 4

Учебное пособие по физике: образование радуги

Радуга – один из самых великолепных шедевров природы.Радуга – отличная демонстрация рассеивания света и еще одно свидетельство того, что видимый свет состоит из спектра длин волн, каждая из которых связана с определенным цветом. Чтобы увидеть радугу, вы должны быть спиной к солнцу, поскольку вы смотрите под углом примерно 40 градусов над землей в область атмосферы с взвешенными каплями воды или даже легким туманом. Каждая капля воды действует как крошечная призма, которая рассеивает свет и отражает его обратно в ваш глаз.Когда вы смотрите в небо, световые волны определенного цвета прибывают к вашему глазу из скопления капель. Общий эффект огромного множества капель заключается в том, что круговая дуга ROYGBIV видна по небу. Но как именно капли воды рассеиваются и отражают свет? И почему узор всегда выглядит как ROYGBIV сверху вниз? Это вопросы, которые мы постараемся понять на этой странице Учебного пособия по физике. Чтобы понять эти вопросы, нам нужно будет опираться на наше понимание преломления, внутреннего отражения и дисперсии.

Путь света через каплю

Набор взвешенных в воздухе капель воды служит рефрактором света. Вода представляет собой среду с другой оптической плотностью, чем окружающий воздух. Световые волны преломляются, когда они пересекают границу из одной среды в другую. Уменьшение скорости при попадании света в каплю воды вызывает искривление пути света к нормали.А при выходе из капли свет ускоряется и отклоняется от нормы. Капля вызывает отклонение пути света при входе в каплю и выходе из нее.

Есть бесчисленное множество путей, по которым солнечные лучи могут проходить через каплю. Каждый путь характеризуется изгибом к нормали и от нее. Один из путей, имеющих большое значение в обсуждении радуги, – это путь, по которому свет преломляется в каплю, внутренне отражается и затем преломляется из капли.На схеме справа изображен такой путь. Луч света от солнца попадает в каплю с небольшой нисходящей траекторией. При двукратном преломлении и однократном отражении световой луч рассеивается и изгибается вниз к наблюдателю на поверхности земли. Другие места входа в каплю могут привести к аналогичным путям или даже к тому, что свет будет проходить через каплю и выходить с противоположной стороны без значительного внутреннего отражения. Но для места входа, показанного на диаграмме справа, существует оптимальная концентрация света, выходящего из воздушной капли под углом к ​​земле.Как и в случае преломления света через призмы с непараллельными сторонами, преломление света на двух границах капли приводит к рассеиванию света по спектру цветов. Синий и фиолетовый свет с более короткой длиной волны преломляют немного больше, чем красный свет с большей длиной волны. Поскольку границы не параллельны друг другу, двойное лучепреломление приводит к четкому разделению солнечного света на составляющие его цвета.

Угол отклонения между падающими световыми лучами от солнца и преломленными лучами, направленными в глаза наблюдателя, составляет примерно 42 градуса для красного света.Из-за тенденции более коротковолнового синего света к преломлению больше, чем у красного света, его угол отклонения от исходных солнечных лучей составляет примерно 40 градусов. Как показано на схеме, красный свет преломляется из капли под более крутым углом к ​​наблюдателю на земле. Есть множество путей, по которым исходный луч может пройти через каплю и затем под углом к ​​земле. Некоторые пути зависят от того, с какой частью капли контактируют падающие лучи.Другие пути зависят от положения солнца на небе и последующей траектории входящих лучей по направлению к капле. Однако наибольшая концентрация исходящих лучей обнаруживается при этих углах отклонения 40-42 градуса. Под этими углами рассеянный свет достаточно яркий, чтобы в небе отображалась радуга. Теперь, когда мы понимаем путь света через отдельную каплю, мы можем подойти к вопросу о том, как образуется радуга.

Образование радуги

Радуга чаще всего рассматривается как круговая дуга в небе.Наблюдатель на земле видит полукруг цвета, красный – это цвет, воспринимаемый снаружи или сверху лука. Те, кому посчастливилось видеть радугу с самолета в небе, могут знать, что радуга на самом деле может быть замкнутым кругом. Наблюдатели на земле видят только верхнюю половину круга, поскольку нижней половине дуги окружности препятствует наличие земли (и довольно очевидный факт, что под землей нет взвешенных капель воды).Тем не менее, наблюдатели в самолете, находящемся в воздухе, часто могут смотреть как вверх, так и вниз, чтобы увидеть всю круговую носовую часть.

Круг (или полукруг) возникает из-за того, что в атмосфере есть набор взвешенных капель, которые способны концентрировать рассеянный свет под углами отклонения 40-42 градуса относительно исходного пути света от Солнца. Эти капли фактически образуют дугу окружности, при этом каждая капля внутри дуги рассеивает свет и отражает его обратно к наблюдателю.Каждая капля внутри дуги преломляет и рассеивает весь видимый спектр света (ROYGBIV). Как описано выше, красный свет преломляется из капли под более крутыми углами к земле, чем синий свет. Таким образом, когда наблюдатель смотрит под более крутым углом по отношению к земле, капли воды в пределах этого луча зрения преломляют красный свет к глазу наблюдателя. Синий свет от этих же капель направлен под менее крутым углом и направлен по траектории, проходящей над головой наблюдателя.Таким образом, именно красный свет виден при взгляде на более крутые углы относительно земли. Аналогичным образом, при визировании под менее крутыми углами капли воды в пределах этой линии обзора направляют синий свет в глаз наблюдателя, в то время как красный свет направляется вниз под более крутым углом к ​​ногам наблюдателя. Это обсуждение объясняет, почему именно красный свет наблюдается вверху и по внешнему периметру радуги, а синий свет наблюдается внизу и по внутреннему периметру радуги.

Радуга не ограничивается рассеиванием света каплями дождя. Брызги воды у подножия водопада вызвали в воздухе водяной туман, который часто приводит к образованию радуги. Распылитель воды на заднем дворе – еще один распространенный источник радуги. Яркий солнечный свет, взвешенные капли воды и правильный угол обзора – три необходимых компонента для просмотра одного из самых великолепных шедевров природы.

Радуга и призмы – Физика колледжа, главы 1-17

Дисперсия: радуга и призмы

  • Объясните явление диспергирования и обсудите его преимущества и недостатки.

Все наслаждаются зрелищем радуги, мерцающей на фоне темного грозового неба. Как солнечный свет, падающий на прозрачные капли дождя, превращается в радугу цветов, которые мы видим? Тот же самый процесс заставляет белый свет разделяться на цвета прозрачной стеклянной призмой или бриллиантом.(См. [Ссылку].)

Цвета радуги (а) и цветов, создаваемых призмой (b), идентичны. (Источник: Alfredo55, Wikimedia Commons; НАСА)

Мы видим в радуге около шести цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый; иногда также упоминается индиго. Эти цвета связаны с разными длинами волн света, как показано в [ссылка]. Когда наш глаз получает свет чистой длины волны, мы склонны видеть только один из шести цветов, в зависимости от длины волны. Тысячи других оттенков, которые мы можем ощутить в других ситуациях, – это реакция нашего глаза на различные комбинации длин волн.В частности, белый свет представляет собой довольно однородную смесь всех видимых длин волн. Солнечный свет, который считается белым, на самом деле кажется немного желтоватым из-за смеси длин волн, но он содержит все видимые длины волн. Последовательность цветов в радуге такая же, как и цветовая диаграмма в зависимости от длины волны в [ссылка]. Это означает, что белый свет распространяется в соответствии с длиной волны радуги. Дисперсия определяется как распространение белого света на полный спектр длин волн.С технической точки зрения, дисперсия возникает всякий раз, когда происходит процесс, который изменяет направление света в зависимости от длины волны. Дисперсия, как общее явление, может возникать для любого типа волны и всегда связана с процессами, зависящими от длины волны.

Дисперсия

Дисперсия определяется как распространение белого света по всему спектру длин волн.

Несмотря на то, что радуга связана с семью цветами, она представляет собой непрерывное распределение цветов в соответствии с длинами волн.

Refraction отвечает за рассеивание в радугах и во многих других ситуациях. Угол преломления зависит от показателя преломления, как мы видели в Законе преломления. Мы знаем, что показатель преломления nn размером 12 {n} {} зависит от среды. Но для данной среды размер nn 12 {n} {} также зависит от длины волны. (См. [Ссылку]. Обратите внимание, что для данной среды размер nn 12 {n} {} увеличивается с уменьшением длины волны и является наибольшим для фиолетового света. Таким образом, фиолетовый свет изгибается больше, чем красный, как показано для призмы в [ link] (b), и свет рассеивается по той же последовательности длин волн, что и в [link] и [link].

Установление соединений: рассеяние

Волны любого типа могут иметь дисперсию. Звуковые волны, все типы электромагнитных волн и волны воды могут быть распределены в зависимости от длины волны. Дисперсия возникает всякий раз, когда скорость распространения зависит от длины волны, таким образом разделяя и распространяя различные длины волн. Рассеивание может потребовать особых обстоятельств и может привести к впечатляющим показам, например, к созданию радуги. Это также верно для звука, поскольку все частоты обычно перемещаются с одинаковой скоростью.Если вы слушаете звук через длинную трубку, такую ​​как шланг пылесоса, вы легко можете услышать, как он рассеивается при взаимодействии с трубкой. Фактически, дисперсия может многое рассказать о том, с чем столкнулась волна, которая рассеяла ее длины волн. Например, рассеяние электромагнитного излучения из космоса многое раскрыло о том, что существует между звездами – так называемом пустом пространстве.

Показатель преломления n в выбранных средах на различных длинах волн
Средний Красный (660 нм) Оранжевый (610 нм) Желтый (580 нм) Зеленый (550 нм) Синий (470 нм) Фиолетовый (410 нм)
Вода 1.331 1,332 1,333 1,335 1,338 1,342
Алмаз 2,410 2,415 2,417 2.426 2.444 2.458
Стекло, корона 1,512 1,514 1,518 1,519 1,524 1,530
Стекло, кремень 1.662 1,665 1.667 1.674 1,684 1.698
полистирол 1.488 1,490 1.492 1.493 1,499 1,506
Кварц плавленый 1.455 1.456 1.458 1.459 1.462 1,468
(a) Чистая длина волны света падает на призму и преломляется на обеих поверхностях. (b) Белый свет рассеивается призмой (показано в преувеличении).Поскольку показатель преломления зависит от длины волны, углы преломления зависят от длины волны. Создается последовательность от красного к фиолетовому, потому что показатель преломления постоянно увеличивается с уменьшением длины волны.

Радуга получается сочетанием преломления и отражения. Возможно, вы заметили, что видите радугу, только когда отводите взгляд от солнца. Свет входит в каплю воды и отражается от обратной стороны капли, как показано в [ссылка]. Свет преломляется как при входе, так и при выходе из капли.Поскольку показатель преломления воды зависит от длины волны, свет рассеивается, и наблюдается радуга, как показано на [ссылка] (а). (Нет дисперсии, вызванной отражением от задней поверхности, поскольку закон отражения не зависит от длины волны.) Фактическая радуга цветов, видимая наблюдателем, зависит от множества лучей, преломляемых и отражающихся в глаза наблюдателя от множества капли воды. Эффект наиболее впечатляющий, когда фон темный, как в штормовую погоду, но также может наблюдаться у водопадов и поливочных машин для газонов.Дуга радуги возникает из-за необходимости смотреть под определенным углом относительно направления солнца, как показано в [ссылка] (b). (Если в капле воды есть два отражения света, образуется еще одна «вторичная» радуга. Это редкое событие создает дугу, которая находится над основной радужной дугой – см. [Ссылка] (c).)

Радуга

Радуга получается сочетанием преломления и отражения.

Часть света, падающего на эту каплю воды, входит и отражается от обратной стороны капли.Этот свет преломляется и рассеивается как при входе, так и при выходе из капли.
(а) Разные цвета появляются в разных направлениях, поэтому вы должны смотреть в разные места, чтобы увидеть разные цвета радуги. (b) Дуга радуги возникает из-за того, что линия между наблюдателем и любой точкой дуги должна составлять правильный угол с параллельными лучами солнечного света, чтобы принимать преломленные лучи. (c) Двойная радуга. (Источник: Николас, Wikimedia Commons)

Дисперсия может давать красивые радуги, но может вызывать проблемы в оптических системах.Белый свет, используемый для передачи сообщений в оптоволокне, рассеивается, распространяется во времени и в конечном итоге перекрывается с другими сообщениями. Поскольку лазер излучает почти чистую длину волны, его свет имеет небольшую дисперсию, что является преимуществом по сравнению с белым светом для передачи информации. Напротив, дисперсия электромагнитных волн, приходящих к нам из космоса, может использоваться для определения количества вещества, через которое они проходят. Как и во многих других явлениях, дисперсия может быть полезной или неприятной, в зависимости от ситуации и наших человеческих целей.

Исследования PhET: геометрическая оптика

Как линза формирует изображение? Посмотрите, как световые лучи преломляются линзой. Посмотрите, как меняется изображение, когда вы регулируете фокусное расстояние объектива, перемещаете объект, перемещаете объектив или перемещаете экран.

Геометрическая оптика

  • Распространение белого света на полный спектр длин волн называется дисперсией.
  • Радуга создается комбинацией преломления и отражения и включает рассеивание солнечного света в непрерывное распределение цветов.
  • Dispersion дает прекрасные радуги, но также вызывает проблемы в некоторых оптических системах.

(а) Каково отношение скорости красного света к скорости фиолетового света в алмазе на основе [ссылка]? б) Каково это соотношение в полистироле? (c) Какая из них более дисперсная?

Луч белого света выходит из воздуха в воду под углом падения 75,0º75,0º размер 12 {«75» «.» 0 °} {}. Под какими углами преломляются красная (660 нм) и фиолетовая (410 нм) части света?

46.5º, красный; 46,0º, фиолетовый 46,5º, красный; 46.0º, фиолетовый

Насколько различаются критические углы для красного (660 нм) и фиолетового (410 нм) света в алмазе, окруженном воздухом?

(a) Узкий луч света с длинами волн желтого (580 нм) и зеленого (550 нм) цветов проходит от полистирола к воздуху, падая на поверхность с размером 30,0 ° 30,0 ° 12 {«30» «». 0 °} {} угол падения. Какой угол между цветами, когда они появляются? (б) Как далеко им придется пройти, чтобы их разделяла 1.00 мм?

(a) 0,043º0,043º размер 12 {0 “.” «043» °} {}

(b) 1,33 м 1,33 м размер 12 {1 “.” «33» »м»} {}

Параллельный луч света, содержащий волны оранжевого (610 нм) и фиолетового (410 нм) длин волн, идет от плавленого кварца к воде, падая на поверхность между ними с размером 60,0 º 60,0 º 12 {“60” “.” 0 °} {} угол падения. Каков угол между двумя цветами в воде?

Луч света 610 нм проходит из воздуха в плавленый кварц под углом падения 55,0º55.0º размер 12 {«55» «.» 0 °} {}. Под каким углом падения свет с длиной волны 470 нм должен входить в бесцветное стекло, чтобы иметь такой же угол преломления?

71,3º71,3º размер 12 {«71» «.» 3 °} {}

Узкий луч света, содержащий волны красного (660 нм) и синего (470 нм) цветов, проходит из воздуха через плоский кусок коронного стекла толщиной 1,00 см и снова возвращается в воздух. Луч попадает под 30,0 ° 30,0 ° размером 12 {«30» «.» 0 °} {} угол падения. а) Под каким углом появляются два цвета? б) На каком расстоянии красные и синие отделены друг от друга, когда они появляются?

Узкий луч белого света попадает в призму из коронного стекла под углом 45 °.0º45.0º размер 12 {“45” “.” 0 °} {} угол падения, как показано в [ссылка]. Под какими углами, θRθR и θVθV, красная (660 нм) и фиолетовая (410 нм) компоненты света выходят из призмы?

Эта призма рассеивает белый свет на цвета радуги. Угол падения составляет 45,0º45,0º, а углы выхода красного и фиолетового света составляют θRθR и θVθV размер 12 {q rSub {размер 8 {V}}} {}.

53,5º, красный, 53,5º, красный; размер 12 {“53” “.” 5 °, “красный;”} {} 55,2 °, фиолетовый 55,2 °, размер фиолетового 12 {“55” “.”2 °,” фиолетовый “} {}

Глоссарий

дисперсия
Распространение белого света на полный спектр длин волн
радуга
Рассеивание солнечного света в непрерывное распределение цветов в зависимости от длины волны, вызванное преломлением и отражением солнечного света каплями воды в небе

Дисперсия: радуги и призмы

Мы видим около шести цветов в радуге: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый; иногда также упоминается индиго.Эти цвета связаны с разными длинами волн света. В частности, белый свет представляет собой довольно однородную смесь всех видимых длин волн. Солнечный свет, который считается белым, на самом деле кажется немного желтоватым из-за смеси длин волн, но он содержит все видимые длины волн. Последовательность цветов в радугах такая же, как и цвета на графике в зависимости от длины волны. Это означает, что белый свет распространяется в соответствии с длиной волны радуги. Дисперсия определяется как распространение белого света на полный спектр длин волн.С технической точки зрения, дисперсия возникает всякий раз, когда происходит процесс, который изменяет направление света в зависимости от длины волны. Дисперсия, как общее явление, может возникать для любого типа волны и всегда связана с процессами, зависящими от длины волны.

Цвета радуги

Несмотря на то, что радуга связана с семью цветами, она представляет собой непрерывное распределение цветов в соответствии с длинами волн.

Refraction отвечает за рассеивание в радугах и во многих других ситуациях.Угол преломления зависит от показателя преломления, как мы видели в Законе преломления. Мы знаем, что показатель преломления n зависит от среды. Но для данной среды n также зависит от длины волны. Обратите внимание, что для данной среды n увеличивается с уменьшением длины волны и является наибольшим для фиолетового света. Таким образом, фиолетовый свет изгибается больше, чем красный, и свет рассеивается по той же последовательности длин волн.

Чистый свет и световая дисперсия

(a) Чистая длина волны света падает на призму и преломляется на обеих поверхностях.(b) Белый свет рассеивается призмой (показано в преувеличении). Поскольку показатель преломления зависит от длины волны, углы преломления зависят от длины волны. Создается последовательность от красного к фиолетовому, потому что показатель преломления постоянно увеличивается с уменьшением длины волны.

Радуга получается сочетанием преломления и отражения. Возможно, вы заметили, что видите радугу, только когда отводите взгляд от солнца. Свет попадает в каплю воды и отражается от обратной стороны капли.Свет преломляется как при входе, так и при выходе из капли. Поскольку показатель преломления воды зависит от длины волны, свет рассеивается, и наблюдается радуга. (Нет дисперсии, вызванной отражением от задней поверхности, поскольку закон отражения не зависит от длины волны.) Фактическая радуга цветов, видимая наблюдателем, зависит от множества лучей, преломляемых и отражающихся в глаза наблюдателя от множества капли воды. Дуга радуги возникает из-за необходимости смотреть под определенным углом по отношению к направлению солнца.

Свет, отражающийся от капли воды

Часть света, падающего на эту каплю воды, входит и отражается от обратной стороны капли. Этот свет преломляется и рассеивается как при входе, так и при выходе из капли.

Canon: Технология Canon | Canon Science Lab

Для этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.

Как образуются радуги?

Радуга возникает, когда свет излучается солнцем.соприкасается с каплями воды в атмосфере. Итак, как доза света проходит через капли воды и создает семицветную радугу?

Радуга бывает семи цветов, потому что капли воды разбивают солнечный свет на семь цветов спектра. Тот же результат достигается при прохождении солнечного света через призму. Капли воды в атмосфере действуют как призмы, хотя следы света очень сложны.
Когда свет встречает каплю воды, он преломляется на границе воздуха и воды и попадает в каплю, где свет распределяется по семи цветам.Эффект радуги возникает из-за того, что свет затем отражается внутри капли и, наконец, снова преломляется в воздухе.

Радуга: отражение семи цветов спектра

У радуги семь цветов, потому что капли воды в атмосфере разделяют солнечный свет на семь цветов. Призма аналогично делит свет на семь цветов. Когда свет выходит из одной среды и входит в другую, свет меняет направление распространения и изгибается. Это называется рефракцией.Однако из-за различий в показателях преломления этот угол преломления варьируется для каждого цвета или в соответствии с длиной волны света. Это изменение угла преломления или показателя преломления в соответствии с длиной волны света называется дисперсией. В обычных средах, чем короче длина волны (или чем светлее свет), тем больше показатель преломления.

Преломление зависит от цвета света и среды

Угол преломления зависит от скорости, с которой свет проходит через среду.Люди замечали явление преломления на протяжении всей истории. Но первым, кто открыл закон преломления, был голландский математик Виллеброрд Снелл (1580–1626). Показатель преломления воды для оранжевого света паров натрия, излучаемого уличными фонарями на автомагистралях, составляет 1,33. Показатель преломления воды к фиолетовому цвету, который имеет короткую длину волны, составляет около 1,34. Для красного света, который имеет большую длину волны, показатель преломления воды составляет почти 1,32.

Капли воды отражают преломленный свет

Солнечный свет, падающий на каплю (сферу) воды в атмосфере, преломляется на поверхности капли и попадает в каплю.Когда происходит процесс преломления, свет распадается на семь цветов внутри капли воды, а затем отражается от другой поверхности капли после прохождения внутри нее. Обратите внимание, что при отражении угол отражения совпадает с углом падения, что означает, что отраженный свет распространяется по заранее заданной траектории, сохраняя при этом разницу угла преломления. Когда свет выходит из капли, он снова преломляется, что еще больше усиливает дисперсию. Первичное отражение основной радуги и вторичное отражение от более темной вспомогательной радуги. рассеять свет на семь цветов, которые видят наши глаза.

Видимые углы радуги предопределены

Вы можете видеть радугу, когда солнце находится прямо за вами. Основная радуга становится видимой под углом примерно 40 дюймов от горизонта. Вспомогательную радугу можно увидеть примерно на 53 дюймах. Порядок цветов, отраженных от капель воды в основной и вспомогательной радуге, меняется на противоположный, как показано на рисунке.

радуга | Национальное географическое общество

Радуга – это разноцветная дуга, образованная легкими ударами капель воды.

Самый известный тип радуги образуется, когда солнечный свет падает на капли дождя перед зрителем под определенным углом (42 градуса). Радугу также можно увидеть вокруг тумана, морских брызг или водопадов.

Радуга – это оптическая иллюзия: на самом деле она не существует в определенном месте на небе. Внешний вид радуги зависит от того, где вы стоите и где светит солнце (или другой источник света).

Солнце или другой источник света обычно находится позади человека, который видит радугу.Фактически, центр первичной радуги – это антисолнечная точка, воображаемая точка точно напротив Солнца.

Радуга – это результат преломления и отражения света. И преломление, и отражение – это явления, которые включают изменение направления волны. Преломленная волна может казаться «изогнутой», в то время как отраженная волна может казаться «отскакивающей» от поверхности или другого волнового фронта.

Свет, попадающий в каплю воды, преломляется. Затем он отражается обратной стороной капли.Когда этот отраженный свет покидает каплю, он снова преломляется под разными углами.

Радиус радуги определяется показателем преломления капель воды. Показатель преломления – это показатель того, насколько луч света преломляется (изгибается) при переходе от одной среды к другой, например от воздуха к воде. Капля с высоким показателем преломления поможет создать радугу с меньшим радиусом. Например, соленая вода имеет более высокий показатель преломления, чем пресная, поэтому радуга, образованная морскими брызгами, будет меньше, чем радуга, образованная дождем.

Радуга на самом деле представляет собой полный круг. Антисолнечная точка – это центр круга. Зрители в самолетах иногда могут видеть эти круглые радуги.

Зрители на земле могут видеть только свет, отраженный каплями дождя над горизонтом. Поскольку горизонт каждого человека немного отличается, никто на самом деле не видит полную радугу с земли. Фактически, никто не видит одну и ту же радугу – у каждого человека своя антисолнечная точка, у каждого свой горизонт.Кто-то, кто появляется ниже или около «конца» радуги для одного зрителя, увидит другую радугу, выходящую за пределы его или ее собственного горизонта.

Цвета

Радуга проявляется в виде спектра света: полосы знакомых цветов, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Имя «Рой Г. Бив» – это простой способ запомнить цвета радуги и порядок, в котором они появляются: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.(Однако многие ученые считают, что «индиго» слишком близок к синему, чтобы его можно было по-настоящему различить.)

Белый свет – это то, как наши глаза воспринимают все цвета радуги, смешанные вместе. Солнечный свет кажется белым.

Когда солнечный свет попадает на каплю дождя, часть света отражается. Электромагнитный спектр состоит из света с множеством разных длин волн, и каждая из них отражается под разным углом. Таким образом, спектр разделяется, образуя радугу.

Красный цвет имеет самую длинную длину волны видимого света, около 650 нанометров. Обычно он появляется на внешней части арки радуги. Фиолетовый цвет имеет самую короткую длину волны (около 400 нанометров) и обычно появляется на внутренней дуге радуги.

По краям цвета радуги накладываются друг на друга. Это дает сияние «белого» света, делая радугу внутри намного ярче, чем снаружи.

Вариации радуги

Свечение

Атмосфера напротив радуги, обращенная к солнцу, часто светится.Это свечение появляется, когда между зрителем и солнцем идет дождь или морось.

Свечение формируется светом, проходящим через капли дождя, но не отражающимся ими. Некоторые ученые называют это свечение свечением нулевого порядка.

Двойная радуга

Иногда зритель может увидеть «двойную радугу». В этом явлении слабая вторичная радуга появляется над первичной.

Двойная радуга возникает из-за того, что свет дважды отражается внутри капли дождя.В результате этого второго отражения спектр вторичной радуги меняется на противоположный: красный цвет находится на внутренней части арки, а фиолетовый – на внешней.

Радуга высшего порядка

Внутри капли дождя свет может отражаться под разными углами. «Порядок» радуги – это ее отражающее число. (Первичные радуги – это радуги первого порядка, в то время как вторичные радуги – это радуги второго порядка.) Радуги высшего порядка кажутся зрителям обращенными как к солнцу, так и от него.

Например, третичная радуга представляется зрителю лицом к солнцу. Третичные радуги – это радуги третьего порядка – третье отражение света. Их спектр такой же, как у первичной радуги.

Третичные радуги трудно увидеть по трем основным причинам. Во-первых, зритель смотрит на солнце – центр третичной радуги – это не антисолнечная точка, а само солнце. Во-вторых, третичные радуги намного, намного слабее, чем первичные или вторичные радуги.Наконец, третичные радуги намного шире, чем первичные и вторичные радуги.

Четвертичные радуги – это радуги четвертого порядка, которые также появляются у зрителей, смотрящих на солнце. Они даже тусклее и шире третичных радуг.

Помимо четвертичных радуг, радуги высшего порядка названы по их отражательному номеру или порядку. В лаборатории ученые обнаружили радугу 200-го порядка.

Двойная радуга

Двойная радуга – это две разные радуги, порождаемые одной конечной точкой.Двойная радуга – это результат попадания света на воздушную массу с каплями воды разных размеров и форм – обычно это дождевое облако с каплями дождя разных размеров и форм.

Нештатные сотрудники Rainbow

Дополнительная радуга – это тонкая дуга пастельного цвета, обычно появляющаяся под внутренней аркой радуги. Сверхкомплектные части являются результатом сложного взаимодействия световых лучей в воздушной массе с небольшими каплями воды аналогичного размера.

В нештатном образовании отраженные лучи взаимодействуют способами, называемыми конструктивной и деструктивной интерференцией. Свет либо усиливается (конструктивная интерференция), либо гасится (деструктивная интерференция). Интерференция отвечает за более светлые тона и более узкие полосы сверхштатных материалов.

Радуга отражения

Отраженная радуга появляется над водоемом. Первичная радуга отражается водой, а отраженный свет дает отраженную радугу.Отраженные радуги не отражают первичную радугу – они часто кажутся простирающимися над ней.

Отраженная радуга

Отраженная радуга появляется прямо на поверхности воды. Отраженная радуга создается лучами света, отраженными от поверхности воды, после того, как лучи прошли через капли воды. Отраженные радуги не должны образовывать круг с основной радугой, хотя их конечные точки, кажется, встречаются в миндалевидном образовании.

Красная радуга

Красная радуга, также называемая монохромной радугой, обычно появляется на восходе или закате. За это время солнечный свет распространяется дальше в атмосфере, и рассеиваются более короткие волны (синие и фиолетовые). В этой радуге видны только длинноволновые красные цвета.

Туман

Туманная дуга образуется почти так же, как и первичная радуга. Свет в тумане преломляется и отражается туманом (водяные капли, взвешенные в воздухе).Туманный луч, видимый в облаках, называется облачным луком.

Поскольку капли воды в тумане намного меньше, чем капли дождя, туманные лучи имеют гораздо более тусклый цвет, чем радуга. Фактически, некоторые туманные луки вообще имеют мало различимых цветов и кажутся в основном белыми с красноватым оттенком на их внешнем крае и голубоватым оттенком на их внутреннем крае.

Луна

Луна, также называемая лунной радугой, представляет собой радугу, создаваемую светом, отраженным Луной.

Сама Луна, конечно, не излучает света. Лунный свет – это отраженный солнечный свет, а также свет звезд и «земной свет». Поскольку лунный свет намного слабее солнечного, луна тусклее радуги.

Радуга в мифе

Радуга – часть мифов многих культур по всему миру. Радуги часто изображают как мосты между людьми и сверхъестественными существами. Например, в скандинавской мифологии радуга, называемая Бифрост, соединяет Землю с Асгардом, где живут боги.В древних верованиях Японии и Габона радуга была мостом, по которому предки человека спустились на планету.

Форма радуги также напоминает лук лучника. Индуистская культура учит, что бог Индра использует свой радужный лук, чтобы стрелять стрелами молнии.

Радуга обычно является положительным символом в мифах и легендах. В эпосе о Гильгамеше, а затем и в Библии, радуга является символом божества (богини Иштар и еврейского бога), которое никогда больше не разрушит Землю наводнениями.

Однако иногда радуга – это отрицательный символ. Например, в некоторых частях Бирмы радуги считаются демонами, угрожающими детям. Племена бассейна Амазонки ассоциируют радугу с болезнями.

Возможно, самый известный образец мифологии, окружающий радугу, – это ирландская легенда о горшке с золотом на конце радуги. Золото охраняет хитрый лепрекон, но – поскольку никто не видит одну и ту же радугу, а радуги не «кончаются» (они круги) – никто никогда не находит золото или волшебное существо.

Радужные флаги

Радужные флаги обычно представляют собой полосы (полосы) не менее пяти разных цветов. Радужные флаги уже давно представляют группы, отстаивающие разнообразие, уважение и инклюзивность.

Wiphala – это разновидность радужного флага. Это символ общин коренных народов Анд, простирающихся от современного Эквадора до Чили. Вифала является официальным флагом Боливии с 2009 года, когда страна избрала своего первого президента из числа коренного населения Эво Моралеса.Wiphala отличается диагональным дизайном в стиле пэчворк с квадратами разного цвета радуги. Различное расположение лоскутных квадратов представляет разные андские общины.

Буддийский флаг, разработанный в 19 веке, несут буддисты по всему миру. Это вертикальное расположение шести полос, каждая из которых представляет разные аспекты буддизма, от доброты до умеренности, от благословений до мудрости.

Еврейская автономная область, община на границе России с Китаем, представлена ​​семиполосным радужным флагом.Семь полос символизируют семь ветвей меноры.

Самым знакомым радужным флагом может быть знамя, представляющее движение в поддержку гражданских прав членов сообщества лесбиянок, геев, бисексуалов и трансгендеров (ЛГБТ). Разные цвета флага «ЛГБТ-гордость» представляют само разнообразное сообщество, а также различные аспекты, связанные с каждым цветом. Оранжевый, например, символизирует здоровье и исцеление, а зеленый символизирует природу.

Что вызывает радугу? | HowStuffWorks

Два дня назад вопрос дня был “Почему небо голубое?” По какой-то причине это вызвало волну вопросов: «Что вызывает радугу?» вопросы, поэтому давайте пройдемся по природе радуги.

Вы знаете, что свет состоит из множества цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, индиго, фиолетового. Вот почему призма может воспринимать белый свет с одной стороны и создавать свою собственную мини-радугу с другой стороны. Чтобы понять радугу, вы должны начать с понимания того, что происходит внутри призмы, чтобы позволить ей разделить белый свет на его цвета.

Призма – это кусок стекла или пластика треугольной формы . Чтобы заставить его создать мини-радугу, вы позволяете узкой полосе белого света падать на одну сторону треугольника, например:

(на этой странице вы найдете аккуратный java-апплет, демонстрирующий дисперсию призмы.)

Разброс цветов в призме происходит из-за того, что называется показателем преломления стекла . Каждый материал имеет свой показатель преломления. Когда свет попадает в материал (например, когда свет, проходящий через воздух, попадает в стекло призмы), разница в показателях преломления воздуха и стекла заставляет свет изгибаться. Угол изгиба различается для разных длин волн света. Когда белый свет проходит через две грани призмы, разные цвета изгибаются в разной степени и при этом растекаются в радугу.

В радуге капли дождя в воздухе действуют как крошечные призмы. Свет попадает в каплю дождя , отражается от стороны капли и выходит. При этом он разбивается на спектр, как в треугольной стеклянной призме, вот так:

Угол между входящим лучом света и выходящим из капель лучом составляет 42 градуса для красного и 40 градусов. для фиолетового. Вы можете видеть на этой диаграмме, что углы заставляют разные цвета от разных капель достигать вашего глаза, образуя круговой ободок цвета в небе – радугу! В двойной радуге образуется вторая дуга, потому что капли могут иметь два внутренних отражения и иметь одинаковый эффект.Чтобы два отражения работали, капли должны быть подходящего размера.

В следующий раз, когда вы заметите радугу, вы увидите ее в совершенно новом свете.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *