Радуга

Введение

Мы живем в мире разнообразных световых явлений – радуга, полярные сияния, голубое небо. Тем, кто не знаком с причинами их возникновения, эти световые явления кажутся необыкновенными и загадочными.

В повседневной жизни мы встречаемся со многими световыми явлениями, но обычно не задумываемся над ними – насколько они привычны для нас, а вот объяснить их часто затрудняемся. Например, чайная ложка, опущенная в стакан с водой, кажется нам надломленной или сломанной, в зависимости от того, с какой стороны мы смотрим на ложку. Мы видим окружающие нас предметы многоцветными при освещении Солнцем или яркой лампой, но с наступлением сумерек или при ослаблении света цветность предметов блекнет.

Все эти явления связаны с понятием «свет». В обыденной речи «свет» мы используем в самых разных значениях: ученье – свет, а неученье – тьма, свет мой, солнышко, скажи … В физике термин «свет» имеет гораздо более определенное значение. Опытным путем было установлено, что свет нагревает тела, на которое падает. Следовательно, он передает этим телам энергию. Мы также знаем, что одним из видов теплопередачи является излучение, следовательно, Свет – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом и вызывающее зрительные ощущения. Свет обладает множественными свойствами, одним таким свойством света является – дисперсия. Мы всегда сталкиваемся с этим явлением в жизни, но не всегда замечаем этого. Но если быть внимательным, то явление дисперсии всегда нас окружает. Одно из таких явлений это обычная радуга. На первый взгляд радуга это что-то простое, на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы. Поэтому мы выбрали тему дисперсия света для того, чтобы глубже понять физические процессы и явления, происходящие в природе. Это очень интересная тема и мы постараемся в своем проекте представить все моменты, происходящие в истории развития науки о свете и показать опыты по демонстрации дисперсии света, а так же свою экспериментальную установку, разработанную специально для наблюдения дисперсии света, которая впоследствии может быть использована на уроках физики при изучении данной темы.

Цель проекта – изучение понятия «Дисперсия света» и изготовление экспериментальной установки «Цветовой диск Ньютона».

Задачи:

1. Изучить историю открытия И. Ньютоном явления Дисперсия света.
2. Рассмотреть спектральный состав света.
3. Дать понятие о дисперсии света.
4. Подготовить эксперименты по наблюдению дисперсии света.
5. Рассмотреть природное явление радуга.
6. Изготовить экспериментальную установку «Цветовой диск Ньютона».

История исследования[]

Радуга на Аляске

Персидский астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (1236—1311), а возможно, его ученик Камал ад-Дин аль-Фариси (англ.)русск. (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена. Примерно одновременно аналогичное объяснение радуги предложил и немецкий учёный Дитер Фрейбургский (англ.)русск..

Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride».
На основании опытных наблюдений он пришёл к заключению, что радуга
получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и
двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из неё.

Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1637 году в своём труде «Рассуждение о методе» в части «Метеоры» в главе «О радуге».
Рассмотрев путь 10 тысяч лучей в капле, Декарт установил, что лучи от
8500-го до 8600-го выходят под одним и тем же углом 41,5 градуса к
первоначальному их направлению и, следовательно, этот угол —
преобладающий для лучей. Он также установил, что вторичная радуга возникает в результате двух преломлений и двух отражений, а лучи в этом случае выходят из капли в основном под углом 51-52 градуса к первоначальному направлению.

И. Ньютон
в своём трактате «Оптика» дополнил теорию Декарта и де Доминиса тем,
что разъяснил причины возникновения цветов радуги и объяснил
противоположный порядок расположения цветов в радугах первого и второго
порядков. В радуге при этом И. Ньютон выделял семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый.

Двойная радуга в ландшафте, картина Питера Рубенса

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 или 6 (например, в англоязычных странах) цветов. Считают, что первым выбрал число 7 И. Ньютон.

Радуга

✅ День Украинской Государственности

Украина 28 июля 2022 года впервые отметила День Украинской Государственности. Праздник отмечается в день крещения Киевской Руси-Украины. Точкой отсчета украинской государственности считается год основания Киева, столицы Киевской Руси и современной Украины. День Украинской Государственности противостоит фейковому образу, продвигаемому россией, якобы украинцы — не отдельный народ, а вроде бы составляют часть их пресловутого «русского мира»…. Когда в Киеве строили храмы, на месте москвы стояли болота. История Украины: Русь-Украина на средневековых картах СЛАВА УКРАИНЕ! ГЕРОЯМ СЛАВА!

Отрывок, характеризующий Эффект Тиндаля

В замутненных средах фиолетовый и синий свет рассеиваются сильнее всего, а оранжевый и красный — слабее всего.

Эффект Тиндаля был открыт в результате исследования ученым взаимодействия световых лучей с различными средами. Он выяснил, что при прохождении лучей света через среду, содержащую взвесь мельчайших твердых частиц — например, пыльный или задымленный воздух, коллоидные растворы, мутное стекло — эффект рассеяния уменьшается по мере изменения спектральной окраски луча от фиолетово-синей к желто-красной части спектра. Если же пропустить через мутную среду белый, например солнечный, свет, который содержит полный цветовой спектр, то свет в синей части спектра частично рассеется, в то время как интенсивность зелено-желто красной части света останется практически прежней. Поэтому, если смотреть на рассеянный свет после прохождения им замутненной среды в стороне от источника света, он покажется нам синее, чем исходный свет. Если же смотреть на источник света вдоль линии рассеяния, то есть через замутненную среду, источник покажется нам краснее, чем он есть на самом деле. Именно поэтому дымка от лесных пожаров, например, кажется нам голубовато-фиолетовой.

Эффект Тиндаля возникает при рассеянии на взвешенных частицах, размеры которых превышают размеры атомов в десятки раз. При укрупнении частиц взвеси до размеров порядка 1/20 длины световых волн (примерно от 25 нм и выше), рассеяние становится полихромным
, то есть свет начинает рассеиваться равномерно во всём видимом диапазоне цветов от фиолетового до красного. В результате эффект Тиндаля пропадает. Вот почему густой туман или кучевые облака кажутся нам белыми — они состоят из плотной взвеси водяной пыли с диаметром частиц от микронов до миллиметров, что значительно выше порога рассеяния по Тиндалю.

Можно подумать, что небо кажется нам сине-голубым благодаря эффекту Тиндаля, но это не так. В отсутствие облачности или задымления небо окрашивается в сине-голубой цвет благодаря рассеянию «дневного света» на молекулах воздуха. Такой тип рассеяния называется рассеянием Рэлея
(в честь сэра Рэлея; см. Критерий Рэлея). При рассеянии Рэлея синий и голубой свет рассеивается даже сильнее, чем при эффекте Тиндаля: например, синий свет с длиной волны 400 нм рассеивается в чистом воздухе в девять раз сильнее красного света с длиной волны 700 нм. Вот почему небо кажется нам синим — солнечный свет рассеивается во всем спектральном диапазоне, но в синей части спектра почти на порядок сильнее, чем в красной. Еще сильнее рассеиваются ультрафиолетовые лучи, обусловливающие солнечный загар. Именно поэтому загар распределяется по телу достаточно равномерно, охватывая даже те участки кожи, на которые не попадают прямые солнечные лучи.

В
зависимости от длины волны видимого
света и от­носительных размеров
частиц дисперсной фазы рассеяние света
принимает различный характер.

Если
размер частиц меньше длины полуволны
падающего света, наблюдается дифракционное
рассеяние света; свет как бы обходит
(огибает) встречающиеся на пути частицы.
При этом имеет место частичное рассеяние
в виде волн, расходящихся во все стороны
(рис. 8). В результате рассеяния света
каждая частица является источником
новых, менее интенсивных волн, т. е.
происходит как бы самосвечение каждой
частицы. Явление рассеяния света
мельчайшими частицами получило название
опалесценции.
Оно
свойственно преиму­щественно золям
(жидким и твердым), наблюдается только
в отражен­ном свете, т. е. сбоку или
на темном фоне. Выражается это явление
в по­явлении некоторой мутноватости
золя и в смене («переливах») его окраски
по сравнению с окраской в проходящем
свете. Окраска в от­раженном свете,
как правило, сдвинута в сторону большей
частоты ви­димой части спектра. Так,
белые золи (золь хлорида серебра,
кани­фоли и др.) опалесцируют голубоватым
цветом.

Конструкции в оптике

Оптическими приборами считаются устройства, преобразующие световое излучение. Обычно эти приборы работают в видимом свете.

Все оптические устройства можно подразделить на два вида:

1. Приборы, в которых изображение получается на экране. Это фотоаппараты, киноаппараты, проекционные аппараты.
2. Устройства, взаимодействующие с глазом человека, но не образующие изображений на экране. Это лупа, микроскоп, телескопы. Эти приборы считаются визуальными.

Фотоаппарат — это оптико-механическое устройство, применяемое для получения изображений предмета на фотопленке. Конструкция фотоаппарата включает в себя камеру и линзы, образующие объектив. Объектив создает перевернутое уменьшенное изображение объекта, фиксируемое на пленке. Это происходит благодаря действию света.

Изображение сначала невидимо, но, благодаря проявляющему раствору, становится видимым. Это изображение называют негативом, в нем светлые места выглядят темными, и наоборот. С негатива делают позитив на светочувствительной бумаге. С помощью фотоувеличителя изображение увеличивают.

Лупа — это линза или система линз, предназначенная для увеличения предметов в процессе их рассматривания. Лупу располагают рядом с глазом, подбирают расстояние, с которого предмет видится четко. Применение лупы основано на увеличении угла зрения, под которым рассматривается предмет.

Чтобы получить большее угловое увеличение, используют микроскоп. В этом устройстве увеличение предметов происходит благодаря оптической системе, состоящей из объектива и окуляра. Сначала угол зрения увеличивается объективом, далее — окуляром.

Итак, мы рассмотрели основные оптические явления и приборы, их разновидности и особенности.

История изучения

Людей давно интересовал вопрос, почему же появляется радуга. Мифология многих народов приписывает феномену сакральные свойства.

Первые попытки объяснить явление с точки зрения физики были сделаны еще древнегреческими философами.

На рубеже XIII–XIV веков богослов Теодорих из немецкого города Фрайберга провел опыты, используя в качестве моделей стеклянные шарики, наполненные водой. Данный метод получил распространение и в дальнейшем.

В начале XVII века описание радуги как физического явления дал в своем труде хорватский архиепископ и теолог Марк Антоний де Доминис. Проведя ряд опытов со стеклянными шарами, он также сделал вывод, что причиной феномена является преломление и отражение света в каплях влаги.

В XVII веке Рене Декарт путем исследований установил угол преломления лучей в капле относительно их изначального направления.

Исаак Ньютон, проведя оптические опыты с призмой, развил теории своих предшественников.

Он выделил семь основных цветов, от красного до фиолетового. Это крайние, видимые для человеческого глаза границы спектра, между ними по убыванию длины волны следуют оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий. Запомнить порядок цветов помогают первые буквы известной фразы: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

☢️ ☢️ ☢️ НЕТ ЯДЕРНОЙ КАТАСТРОФЕ

(отрыть картинку) Всем государствам-членам ООН участникам Договора о нераспространении ядерного оружия: «Мы, граждане со всего мира, шокированы вероятностью ядерной катастрофы в Украине и призываем вас использовать возможности обзорной Конференции по Договору о нераспространении ядерного оружия, чтобы призвать к запрету любых боевых действий вблизи всех ядерных реакторов, к их демилитаризации и созданию «зон безопасности» радиусом не менее 30 км. Мы также призываем вас потребовать от России немедленного предоставления доступа независимым инспекторам Международного агентства по атомной энергии к Запорожской АЭС в Украине.» Запретите любое вооруженное нападение на атомные электростанции. Добавьте свой голос. Когда петиция приобретет массовый характер, мы передадим наш призыв непосредственно участникам переговоров в Нью-Йорке. ПЕТИЦИЯ

Внутреннее отражение

Оптические явления в физике — важный раздел, достойный глубокого изучения. Так что продолжим. Отражение имеет место, когда падают на гладкую поверхность и возвращаются под углом, равным входящему. Этот феномен объясняет происхождение цвета: некоторые части белого легче абсорбируются и отражаются, чем другие. Например, объект, который, как представляется, имеет зеленый цвет, кажется таковым потому, что поглощает все длины волн белого света, за исключением зеленого, который и находит свое отражение.

Одна из форм — внутреннее отражение — часто присутствует в объяснении оптических явлений. Свет входит в прозрачное физическое тело (материал), например каплю воды, через внешнюю поверхность и отсвечивает уже от внутренней. Затем, во второй раз — от материала. Цвет радуги частично можно объяснить с точки зрения внутреннего отражения.

Соляные пустыни

Создаётся впечатление, будто все эти люди парят в небесах

Соляные пустыни встречаются во всех уголках Земли. У людей, находящихся посреди них, искажается восприятие пространства по причине отсутствия любых ориентиров.

На фотографии вы можете увидеть высохшее соляное озеро, расположенное в южной части равнины Альтиплано (Боливии) и носящее название солончак Уюни. Это место находится на высоте в 3,7 километра над уровнем моря, а его общая площадь превышает 10,5 тысяч квадратных километров. Уюни – самый крупный солончак на нашей планете.

Самые распространённые минералы, встречающиеся здесь – галит и гипс. А толщина слоя поваренной соли на поверхности солончака местами достигает 8 метров. Общие запасы соли оцениваются в 10 миллиардов тонн. На территории Уюни есть несколько отелей, построенных из соляных блоков. Мебель и другие предметы интерьера также сделаны из неё. А на стенах номеров висят объявления: администрация вежливо просит гостей ничего не облизывать. Кстати, переночевать в таких гостиницах можно всего лишь за 20 долларов.

Дополнительная литература

• Томас Д. Россинг и Кристофер Дж. Чиаверина, Световая наука: физика и визуальные искусства, Спрингер, Нью-Йорк, 1999, переплет, ISBN 0-387-98827-0
• Роберт Гринлер, Rainbows, Halos, and Glory, Elton-Wolf Publishing, 1999, в твердой обложке, ISBN 0-89716-926-3
• Поляризованный свет в природе, Г.П. Кённен, Перевод Г.А. Бирлинга, Cambridge University Press, 1985, твердая обложка, ISBN 0-521-25862-6
• MGJ Миннаерт, «Свет и цвет на открытом воздухе», ISBN 0-387-97935-2
• Джон Нейлор «Из ниоткуда: 24-часовое руководство наблюдателя за небесами», CUP, 2002, ISBN 0-521-80925-8
• Журнал морских наблюдателей

Виды радуги

Ученые выделяют разные виды радуги в зависимости от размера капель, интенсивности света и высоты Солнца над поверхностью земли.

Иногда можно наблюдать вторую радугу, меньшей яркости, вокруг первой:

Это происходит, когда солнечные лучи отражаются внутри капли дважды, прежде чем выйдут на поверхность. Интенсивность светового потока ослабевает, а разноцветная полоса выходит «перевернутой» – вверху оказывается фиолетовый цвет. В результате на небе появляется двойная радуга. Небесный сектор между двумя дугами обычно имеет более темный оттенок, чем за их пределами. Этот участок называют полосой Александра, по имени философа Древней Греции Александра Афродисийского, впервые описавшего данный эффект во II веке н. э.

Гораздо реже встречается в природе тройная радуга:

Это возможно при трехкратном отражении лучей внутри капель. При этом образуется дуга третьего порядка, более слабая, чем предыдущие две.

Солнечный луч, проходящий сквозь крупные капли, ослабевает и создает более рассеянный спектр. Цвет и яркость Солнца меняются на рассвете и закате. Закатный свет преодолевает максимальное расстояние до глаз наблюдателя, что доступно длинноволновому участку спектра. Поэтому встречается красная радуга – с преобладанием красных и оранжевых полос:

И если дождь, радуга и Солнце – это привычное сочетание, наблюдаемое чаще всего, то при отсутствии Солнца или дождя атмосферное явление может принимать самые необычные формы.

Необычные виды

К необычным и редким видам радуги относятся:

• лунная;
• туманная;
• огненная.

Лунная радуга, иначе называемая ночной, встречается в природе гораздо реже, чем привычная дневная. Она возникает на полной фазе Луны во влажном воздухе. Луна должна находиться в ясном небе на высоте менее 42° над горизонтом, а наблюдатель – между Луной и дождем. Известны подобные явления над водопадами:

Для появления туманной радуги вместо дождя и Солнца требуется сочетание тумана с солнечным или лунным светом. Поскольку капли влаги в данном случае очень малы (их радиус не больше 0,05 мм), свет в них не всегда может рассеяться в виде спектра. Такое явление выглядит как ореол белого цвета, именно поэтому явление иногда называют белой радугой. При этом внешние контуры дуги могут быть окрашены в фиолетовый и оранжевый цвета:

К наиболее редким погодным феноменам относится огненная радуга. Она выглядит как горизонтальная дуга на фоне легких перистых облаков. Именно поэтому ее также называют радуга с облаками. Благодаря огромному радиусу линия дуги кажется прямой, простираясь параллельно горизонту на сотни километров:

Для ее появления необходимы три фактора:

• перистые облака на небе;
• плоские шестиугольные кристаллы льда, расположенные в облаках горизонтально;
• высота Солнца не менее 58° над горизонтом.

Кристаллы льда должны лечь горизонтально в воздухе, что случается довольно редко. Лучи Солнца проникают сквозь боковые стенки кристаллов и, преломляясь, выходят через нижнюю горизонтальную грань. Облака в лучах спектра вспыхивают радужным светом.

Огненная радуга считается одной из разновидностей гало.

Как появляется

Причины возникновения радуги кроются в неоднородной природе света. Видимый нами белый свет состоит из волн различной длины, воспринимаемых глазом как разные цвета. При определенных условиях световой поток раскладывается на составляющие, так получается разноцветная дуга. Радуга возникает при преломлении солнечного света в мельчайших капельках воды, взвешенных в воздухе, и всегда наблюдается на стороне неба, противоположной солнцу. Она появляется после дождя, когда воздух еще насыщен влагой, но солнце начинает проглядывать из облаков. Похожее оптическое явление можно наблюдать среди струй водопада или в брызгах на гребне волны.

Ее образование связано с двумя оптическими явлениями:

• дифракция – отклонение луча света от первоначального направления при переходе в среду с иной плотностью;
• дисперсия – разложение света на части в спектр – из-за разного угла отклонения световых волн различной длины.

Луч Солнца, сталкиваясь с дождевой каплей, меняет траекторию движения. Часть света отражается обратно, остальной свет проходит внутри капли, под углом к первоначальному лучу. При этом слабее всего отклоняются красные составляющие видимого спектра, у которых длина волны максимальная. А самый большой угол преломления получается у волн короткой длины – фиолетовых. Достигнув внутренней поверхности капли, свет отражается от нее и выходит обратно.

Таким образом, отражаясь от внутренней и внешней поверхности капли, луч преломляется и возвращается обратно под углом относительно исходного движения. В результате этих преломлений угол между крайними границами спектра максимально увеличивается, и к наблюдателю свет возвращается в виде разноцветной полосы. Такая радуга называется первичной, и красный цвет располагается на внешней стороне ее дуги, а фиолетовый – снизу.

Гало вокруг Луны и прочие виды

Это оптическое явление часто видно, если на небе легкие облака и множество миниатюрных кристаллических льдинок. Каждый такой кристалл является своеобразной призмой. В основном их форма — вытянутые шестигранники. Свет входит в переднюю кристаллическую область и, выходя в противоположную часть, преломляется на 22 градуса.

В зимнее время около уличных фонарей в холодном воздухе можно разглядеть гало. Оно появляется из-за света фонаря.

Вокруг Солнца гало может сформироваться и в морозном заснеженном воздухе. Снежинки витают в воздухе, свет проходит сквозь облака. В вечернем закате этот свет становится красным. В прошлые века суеверные люди приходили в ужас от подобных явлений.

Гало может выглядеть как круг радужного цвета вокруг Солнца. Оно появляется, если в атмосфере много кристаллов с шестью гранями, но они не отражают, а преломляют лучи солнца. Большая часть лучей при этом рассеивается, не добираясь до нашего взгляда. Остальные лучи достигают человеческих глаз, и мы замечаем радужную окружность вокруг Солнца. Его радиус — примерно 22 градуса или 46 градусов.

Голова индейца Апаче

Трудно поверить, что это скалистое образование сформировалось без вмешательства человека

Это естественное горное образование во Франции ярко иллюстрирует нашу способность узнавать знакомые формы, например, человеческие лица, в окружающих объектах. Учёные недавно выяснили, что у нас даже имеется специальный участок мозга, отвечающий за распознавание лиц. Интересно, что визуальное восприятие человека устроено так, что любые объекты, схожие по очертаниям с лицами, замечаются нами ‎быстрее, чем остальные визуальные раздражители.

В мире существуют сотни природных образований, эксплуатирующих данную способность человека. Но согласитесь: горный массив в форме головы индейца Апаче – наверняка, самое поразительное из них. Кстати, туристы, которым выпала возможность лицезреть эту необычную скалистую формацию, расположенную во французских Альпах, не могут поверить, что она сформировалась без вмешательства человека.‎

Физика радуги[]

Первичная и вторичная радуги с полосой Александра между ними

Преломление света при его переходе в среду с иной оптической плотностью

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, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное
свечение, которое исходит из пространства по концентрическим
окружностям (дугам).

Ход лучей в сферической капле, образование первичной радуги

Радуга представляет собой каустику, возникающую при преломлении и отражении (внутри капли) плоскопараллельного пучка света на сферической капле. Как показано на рисунке (для пучка монохроматического света),
отражённый свет имеет максимальную интенсивность для определённого угла
между источником, каплей и наблюдателем (и этот максимум весьма
«острый», то есть бо́льшая часть света выходит из капли, развернувшись
практически точно на один и тот же угол). Дело в том, что угол, под
которым уходит из капли отражённый и преломлённый ею луч, немонотонно
зависит от расстояния от падающего (первоначального) луча до оси,
параллельной ему и проходящей через центр капли (эта зависимость
довольно проста, и её нетрудно явно вычислить), и зависимость эта имеет
гладкий экстремум.
Поэтому больше всего света капля разворачивает именно на этот угол и
близкие к нему. При этом угле (значения которого немного различаются для
разных показателей преломления, соответствующих лучам разного цвета) 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).

Для одного отражения внутри капли такой угол имеет одно значение,
для двух — другое, и т. д. Этому соответствует первичная (радуга
первого порядка), вторичная (радуга второго порядка) и т. д. радуга.
Первичная — самая яркая, она уносит из капли бо́льшую часть света. В
природе радугу большего порядка обычно не удаётся увидеть, так как она
очень слаба.

Схема образования радуги
1) сферическая капля
2) внутреннее отражение
3) первичная радуга
4) преломление
5) вторичная радуга
6) входящий луч света
7) ход лучей при формировании первичной радуги
ход лучей при формировании вторичной радуги
9) наблюдатель
10) область формирования первичной радуги
11) область формирования вторичной радуги
12) облако капелек

Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40-42°.

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, которая образована светом, отражённым в каплях два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый,
а внутри красный. Угловой радиус вторичной радуги 50—53°. Небо между
двумя радугами обычно заметно более тёмное, эту область называют полосой Александра.

Появление радуги третьего порядка в естественных условиях
случается чрезвычайно редко. Считается, что за последние 250 лет было
только пять научных сообщений о наблюдении данного феномена. В то же время благодаря применению специальных методов фотосъёмки и последующей обработки полученных фотографий удаётся зарегистрировать радуги четвёртого, пятого и даже, как предполагается, седьмого порядков.

В лабораторных условиях удаётся получать радуги гораздо более
высоких порядков. Так, в статье, опубликованной в 1998 г., утверждалось,
что авторам, используя лазерное излучение, удалось получить радугу двухсотого порядка.

Свет первичной радуги поляризован на 96 % вдоль направления дуги. Свет вторичной радуги поляризован на 90 %.

В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны. Поскольку рецепторы человеческого глаза, работающие при слабом освещении, — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белёсой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки»).

Путь к Нобелевской премии

Раман также показал, что рассеянный свет поляризован. Это позволило ему однозначно утверждать, что это новый эффект рассеяния, а не флуоресценция. Вместе со своим студентом К. С. Кришнаном он отправил краткое сообщение под названием «Новый тип вторичного излучения» в журнал Nature. В заметке содержался отчёт об исследовании эффекта рассеяния в шестидесяти жидкостях. Вскоре после этого Раман измерил точные длины волн падающего и рассеянного света с помощью спектроскопа и представил количественные результаты на лекции в Южно-индийской научной ассоциации и в статье в журнале Indian Journal of Physics.

Параллельно и другие учёные занимались исследованием рассеяния света. Например, советские физики Григорий Ландсберг и Леонид Мандельштам в 1925 году наблюдали рассеяние света в кварце. Сначала их работу осложняло низкое качество кварца, изобилующего примесями, но в 1928 году им удалось получить достаточно чистый образец кварца. 21 февраля 1928 года, за неделю до Рамана, учёные добились того же эффекта рассеяния, что и Раман в жидкостях. Но отчёт о своих результатах они представили только в апреле, на конференции в Москве. Это промедление, возможно, стоило им Нобелевской премии (подробнее об этой истории можно почитать, например, в статье И. Л. Фабелинского в УФН).

Физики быстро признали важность эффекта Рамана. Он послужил ещё одним доказательством верности представлений о квантовой природы света

А уже через несколько лет после открытия метод рамановской спектроскопии стал одним из стандартных методов химического анализа.

Раман получил Нобелевскую премию за своё открытие в 1930 году. Всю денежную часть награды он потратил на строительство научно-исследовательского института в Бангалоре.

В 1929 году по решению Британского правительства учёный был посвящён в рыцари. Позже Раман стал директором Индийского научного института и основал Рамановский исследовательский институт в Бангалоре. Он умер в 1970 году.

Ч. В. Раман в 1962 году в Рамановском исследовательском институте в Бангалоре.

Необычные процессы в атмосфере

Планету Земля окружает газовая оболочка, называемая атмосферой. Ее толщина составляет сотни километров. Ближе к Земле атмосфера более плотная, по направлению вверх разрежается. Физические свойства атмосферной оболочки постоянно меняются, слои смешиваются. Изменяют температурные показатели. Плотность, степень прозрачности сдвигаются.

От Солнца и прочих небесных светил по направлению к Земле идут световые лучи. Они проходят через атмосферу Земли, которая для них служит специфической оптической системой, меняющей свои характеристики. отражаются, рассеиваются, проходят через атмосферу, освещают землю. При определенных условиях путь лучей изгибается, поэтому возникают разнообразные феномены. Наиболее оригинальными оптическими явлениями физики считают:

• закат солнечного светила;
• появление радуги;
• северное сияние;
• мираж;
• гало.

Рассмотрим их подробнее.

Заключение

Окружающий нас мир играет красками: нас радует и волнует голубизна неба, зелень травы и деревьев, красное зарево заката, семицветная дуга радуги. В своем проекте мы попытались ответить на вопрос — как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. В целом поставленная цель об изучении такого явления как дисперсия света в итоге достигнута. Для того чтобы глубже понять такое свойство света как дисперсия, была изучена дополнительная литература по световым явлениям, были проведены эксперименты по наблюдению явления, была изготовлена установка для вращения цветового круга Ньютона с некоторой скоростью.

В результате проведенных опытов и экспериментов нами были сделаны следующие выводы:

1. Дисперсия – явление разложения белого света в спектр.
2. Белый цвет имеет сложную структуру, состоящий из нескольких цветов.
3. При падении света на границу раздела двух прозрачных сред световые лучи различной цветности преломляются по разному (наиболее сильно-фиолетовые лучи, менее других- красные).
4. Призма не изменяет цвет, а лишь разлагает его на составные части.

Таким образом, посредством теоретического изучения данной темы и ее практического подтверждения и была достигнута основная цель проекта.