Все про веселку як фізичне явище
Радуга - одне з тих незвичайних оптичних явищ, якими природа часом радує людину. З давніх-давен люди намагалися пояснити виникнення веселки. Наука в значній мірі наблизилася до розуміння процесу виникнення явища, коли в середині XVII століття чеський учений Марк Марци виявив, що світловий промінь неоднорідний за своєю структурою. Трохи пізніше Ісаак Ньютон вивчив і пояснив явище дисперсії світлових хвиль. Як тепер відомо, світловий промінь заломлюється на кордоні двох прозорих середовищ, що мають різну щільність.
1
Як встановив Ньютон, білий світловий промінь виходить в результаті взаємодії променів різного кольору: червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього, фіолетового. Кожен колір характеризується певною довжиною хвилі і частотою коливань. На кордоні прозорих середовищ швидкість і довжина світлових хвиль змінюються, частота коливань залишається незмінною. Кожен колір має свій власний коефіцієнт заломлення. Найменше від колишнього напрямки откланяется промінь червоного кольору, трохи більше помаранчевий, потім жовтий і т.д. Найбільший коефіцієнт заломлення має фіолетовий промінь. Якщо на шляху світлового променя встановити скляну призму, то він не тільки відхилиться, але і розпадеться на кілька променів різного кольору.
2
А тепер про веселку. У природі роль скляної призми виконують дощові краплі, з якими стикаються сонячні промені при проходженні через атмосферу. Оскільки густина води більше густина повітря, світловий промінь на кордоні двох середовищ заломлюється і розкладається на складові. Далі колірні промені рухаються вже всередині краплі до зіткнення з її протилежного стінкою, яка також є кордоном двох середовищ, і, до того ж, має дзеркальними властивостями. Велика частина світлового потоку після вторинного заломлення буде продовжувати рух в повітряному середовищі за краплями дощу. Деяка ж його частина відіб`ється від задньої стінки краплі і вийде в повітряне середовище після вторинного заломлення на передній її поверхні.
3
Процес цей відбувається відразу в безлічі крапель. Щоб побачити веселку, спостерігач повинен стояти спиною до Сонця і обличчям до стіни дощу. Спектральні промені виходять з дощових крапель під різними кутами. Від кожної краплі в око спостерігача потрапляє тільки один промінь. Промені, що виходять з сусідніх крапель зливаються, утворюючи кольорову дугу. Таким чином, від самих верхніх крапель в око спостерігача потрапляють промені червоного кольору, від тих, що нижче - оранжевого і т.д. Найсильніше откланяются фіолетові промені. Фіолетова смужка буде нижній. Веселку в формі півкола можна бачити, коли Сонце знаходиться під кутом не більше ніж 42 ° щодо горизонту. Чим вище піднімається Сонце, тим менше розміри веселки.
4
Взагалі-то, описаний процес трохи складніше. Світловий промінь всередині краплі відбивається багаторазово. При цьому може спостерігатися не одна колірна дуга, а дві - веселка першого і другого порядку. Зовнішня дуга веселки першого порядку пофарбована в червоний колір, внутрішня - в фіолетовий. У веселки другого порядку навпаки. Виглядає вона зазвичай на багато блідіше першої, оскільки при багаторазових відображеннях інтенсивність світлового потоку зменшується.
5
Значно рідше в небі можуть спостерігатися три, чотири і навіть п`ять кольорових дуг одночасно. Подібне спостерігали, наприклад, жителі Ленінграда в вересні 1948 року. Це пояснюється тим, що веселка може виникати також і в відбитих сонячних променях. Такі багаторазові колірні дуги можуть спостерігатися над великою водною поверхнею. При цьому відбиті промені йдуть від низу до верху, і веселка може бути «перевернута догори ногами».
6
Ширина і яскравість колірних смуг залежать від розмірів крапель і від їх кількості. Краплі діаметром близько 1 мм дають широкі і яскраві фіолетову і зелену смуги. Чим дрібніше краплі, тим слабкіше виділяється червона смуга. Краплі діаметром близько 0,1 мм взагалі не дають червоної смуги. Крапельки водяної пари, що утворюють туман і хмари, веселку не утворюють.
7
Побачити веселку можна не тільки вдень. Нічна веселка - досить рідкісне явище, яке виникає після нічного дощу з протилежного боку Місяця. Інтенсивність кольору нічний веселки значно слабкіше денний.
Статті за темою "Все про веселку як фізичне явище"
Оцініть, будь ласка статтю