Радуга является атмосферным, оптическим и метеорологическим явлением, которое мы наблюдаем при освещении ярким источником света. Узнайте, почему радуга может появиться без дождя и как физика объясняет это явление.
Радуга является атмосферным, оптическим и метеорологическим явлением, которое мы наблюдаем при освещении ярким источником света, таким как Солнце или Луна. Обычно радуга возникает в результате освещения множества водяных капель, будь то дождь или туман. Она представляет собой разноцветную дугу или окружность, составленную из цветов спектра видимого излучения. В русской культуре принято выделять семь цветов радуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. На самом деле спектр непрерывен и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
Физика радуги
Появление радуги обусловлено преломлением и отражением солнечного света каплями воды, находящимися в атмосфере. При этом различные цвета света отклоняются каплями под разными углами. Например, красный свет слабее всего отклоняется на угол 137°30', а фиолетовый свет сильнее всего отклоняется на угол 139°20'. Когда солнечный свет проходит через водяные капли, он разлагается на спектр, и наблюдатель, стоящий спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, формирующее радугу.
Радуга представляет собой каустику, возникающую на сферической капле при преломлении и отражении плоскопараллельного пучка света внутри неё. Когда лучи света попадают в каплю, они отражаются и преломляются под определённым углом. Этот угол зависит от расстояния от падающего луча до оси, проходящей через центр капли, и различается для разных цветовых лучей. Благодаря этому, свет разных цветов от разных капель образует конус с вершиной в зрачке наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и источник света. Именно эти "яркие" лучи от разных капель и формируют радугу, которую мы видим на небесном своде.
Условия появления радуги
Для появления радуги необходимо наличие солнечного света, дождя или тумана, а также определенное положение наблюдателя. Чтобы увидеть радугу, нужно находиться на расстоянии между источником света (Солнцем) и дождем или туманом. При этом Солнце должно быть за спиной наблюдателя, а дождь или туман должны находиться перед ним. Такое положение обеспечивает образование радуги, когда солнечные лучи проходят через капли воды и разлагаются на разноцветные лучи.
См. также
Интересные факты о радуге
- Радуга всегда располагается в одинаковом порядке цветов. Они никогда не меняются местами. Чтобы запомнить порядок цветов, можно использовать запоминалку: "Каждый охотник желает знать, где сидит фазан".
- Если дождевые капли мелкие, радуга может быть еле заметной. Чем крупнее капли, тем ярче радуга.
- Иногда на небе можно наблюдать двойную радугу. Из самолета или с высокой горы радуга может выглядеть как круг.
Радуга - одно из самых изумительных явлений природы. Она не только красива, но и позволяет нам наблюдать разложение белого света в спектр. И хотя ученые смогли объяснить физические причины появления радуги, она до сих пор остается волшебным и завораживающим зрелищем, напоминающим нам о красоте и удивительных законах природы.
Что нам скажет Википедия?
Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды (дождя или тумана), парящими в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому слабее всего отклоняется красный свет — на 137°30’, а сильнее всего фиолетовый — на 139°20’). В результате белый свет разлагается в спектр. Наблюдатель, стоящий спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам).
Радуга представляет собой каустику, возникающую на сферической капле при преломлении и отражении (внутри неё) плоскопараллельного пучка света. Как показано на рисунке для пучка монохроматического света, отражённый свет имеет максимальную интенсивность для определённого угла между источником, каплей и наблюдателем. Этот максимум весьма «острый»: бо́льшая часть света выходит из капли, развернувшись практически точно на один и тот же угол. Дело в том, что угол, под которым из капли уходит отражённый и преломлённый ею луч, немонотонно зависит от расстояния от падающего (первоначального) луча до оси, параллельной ему и проходящей через центр капли. Эта зависимость имеет гладкий экстремум. Поэтому больше всего света капля разворачивает именно на этот угол и близкие к нему. Значения этого угла немного различаются для разных показателей преломления, соответствующих лучам разного цвета. При этом угле и возникает отражение-преломление максимальной яркости, составляющее (от разных капель) радугу; «яркие» лучи от разных капель образуют конус с вершиной в зрачке наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и солнце.
