Откуда берется радуга

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Откуда берется радуга

Мухаметшин Г.Э. 1
1МАОУ "Лицей № 97 г. Челябинска"
Самойловская Р.В. 1
1МАОУ «Лицей № 97 г. Челябинска»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

Радуга – очень интересное природное явление. Нередко можно наблюдать радугу на небе после дождя. Мы с сестренкой любим играть мыльными пузырями, в которых на солнце отражается радуга. А вы когда-нибудь смотрели на уличный фонарь сквозь органзу? Нет? Посмотрите, и вы тоже увидите радугу. Мне стало интересно узнать: откуда же берётся радуга.

Цель работы: ознакомление с явлением природы «радуга» и способами её получения.

Задачи:

Изучить литературу по данной теме

Выяснить условия возникновения радуги (спектра)

Получить радугу опытным путём

Гипотеза: если радугу можно наблюдать в природе, то её можно получить в ходе эксперимента.

Методы исследования: теоретическое исследование, наблюдение и эксперимент, анализ, обобщение, моделирование.

Актуальность. Для того чтобы оценить актуальность темы, мы провели опрос среди детей летнего оздоровительного лагеря в количестве 50 человек. Возраст опрашиваемых от 6 до 13 лет. Опрос показал, что около половины опрошенных знают, откуда берётся радуга, сколько цветов в радуге и смогли указать их последовательность (Приложение А)

И хотя ученые давно объяснили это явление, я считаю, что тема нашей работы актуальна и будет интересна обучающимся начальных классов, а эксперименты, проводимые в ходе этой работы, и другие материалы могут быть использованы на уроках по ознакомлению с окружающим миром и во внеурочной деятельности.

Теоретическая часть. Радуга

Что такое свет?

Что самое первое, с чем сталкивается человек при рождении? Самое главное – это хлынувший в глаза поток света, который сразу заставляет его жмуриться.

Всю свою дальнейшую жизнь человек будет ориентироваться в пространстве, воспринимать мир, будто ощупывая его глазами, то есть – улавливая отовсюду свет. В нашем языке есть такие выражения, связанные со зрением: «береги, как зеницу ока», «не в бровь, а в глаз», «видит око, да зуб неймёт», «искры из глаз посыпались», «свет очей моих»…

Последнее выражение говорит о том, что в своё время люди представляли свет, исходящим из глаз, словно щупальца. [4]

Не сразу учёные поняли что такое свет. Роберт Гук и Христин Гюйгенс доказали, что свет – это волны (наподобие радиоволн, с помощью которых работают, например, мобильные телефоны). Световые волны очень маленькие, поэтому их невозможно увидеть. Попадая на различные предметы (даже те, которые кажутся совершенно прозрачными), они частично или полностью от них отражаются. Так мы видим.

В семнадцатом веке английский учёный Исаак Ньютон поставил на пути пучка света стеклянную призму. На противоположной стене он получил изображение в виде полоски чередующихся цветов. Так он доказал, что дневной свет только кажется белым. На самом же деле он состоит из разных цветов: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. (Приложение Б, рисунок 1,2.) Именно комбинация этих цветов и даёт ощущение белого света [1]. Спектр и есть цветная полоска - радуга.

Вообще-то человеческий глаз может различить в спектре до 160 различных цветовых оттенков. Для запоминания цветов радуги были придуманы фразы:

- Каждый охотник желает знать где сидит фазан

- Как однажды Жан-звонарь городской сломал фонарь.

- Или такое: Крот Овце, Жирафу, Зайке голубые сшил фуфайки

1.2. Условия возникновения радуги

Издавна заметили, что радуга наблюдается, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу. Если встать лицом к солнцу, то радуги не увидеть. Надо, чтобы солнце было сзади. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. (Приложение Б, рис.3) Можно наблюдать также и близкую радугу, возникающую на фоне струй водопада или фонтана. (Приложение Б рисунок 4.)

По мере того как дождь стихает, а затем прекращается, радуга блекнет и постепенно исчезает [2].

Можно сказать, что образовали радугу солнечные лучи и дождевые капли. Дождь заканчивается. Редкие капли еще падают на землю, но из-за тучи уже выглянуло солнце. Солнце светит сквозь падающий дождь, лучи его проходят через дождевые капли, и тогда на небе напротив солнца возникает необычная цветная дуга. Чем крупнее дождевые капли, тем ярче радуга. Если капли мелкие, радуга кажется бледной, еле заметной.

Итак, радуга - это солнечное свечение, прошедшее сквозь капли или отразившееся внутри капли. Когда дождь стихает, будто кто-то стирает радугу с неба.

Радуга бывает большой, когда солнце находится над горизонтом – утром или ближе к вечеру. Когда солнце стоит высоко в небе, радуга небольшая.

1.3.Какую форму имеет радуга?

Радугу можно рассматривать как гигантское «колесо», которое как на ось, «надето» на воображаемую прямую линию, проходящую через солнце и наблюдателя [2].

Когда мы смотрим на радугу с земли, она кажется нам дугой. Если на радугу посмотреть с высоты, например с самолета, она будет казаться кругом. Редко, но все-таки случается, когда на небе одновременно можно видеть две радуги, а очень редко даже три или четыре. Цвета в дополнительной радуге чередуются в обратном порядке.

Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?

Форма радуги определяется формой капелек воды, в которых преломляется солнечный свет. А капельки воды - более или менее круглые. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги.

Оказывается радугу можно наблюдать и ночью. Лунная радуга гораздо бледнее, чем дневная, ведь Луна испускает меньше света, чем Солнце. Наиболее яркую лунную радугу можно увидеть при полнолунии близкой к полной. Такая радуга появляется на тёмном небе в условиях, когда Луна находится невысоко на небе. И, кроме того, необходимо, чтобы лунный свет отражался от капель воды (обычно дождя или водопада).

Красива радуга в природе [Приложение Б, рисунок 4.).

Слово “радуга” похоже на слово “радость”.

И в самом деле, радостно бывает, когда вдруг на небе возникает удивительно красивая дуга. “Райская дуга” называли ее в старину и верили, что она приносит счастье. С тех пор так и зовут – радуга.

Практическая часть

Эксперимент 1. Радуга Ньютона

Цель: Получение радуги с помощью призмы.

Оборудование: прозрачная трехгранная призма.

Если рассматривать сквозь призму предметы белого цвета, они выглядят цветными. С помощью призмы я получила изображение радуги на стене.

Для этого я «поймал» призмой солнечные луч. Таким образом получил радугу в «домашних» условиях Исаак Ньютон. (Приложение В.)

Этот опыт легко повторить и с искусственным источником света.

Вывод: Радуга появляется при прохождении света сквозь призму

Эксперимент 2. Радуга на воде

Цель: получение спектра.

Оборудование: непрозрачная миска белая изнутри, вода, бесцветный лак для ногтей.

Ярким солнечным днем я наполовину заполнил миску водой и расположил её так, чтобы она хорошо освещалась солнечным светом. Потом окунул кисточку в бесцветный лак для ногтей и капнул на воду одну каплю лака.

По мере растекания плёнки лака по поверхности воды она начала приобретать различные цветовые оттенки. (Приложение Г)

Выводы:

Белый свет неоднороден по составу.

Капля лака, растекаясь по поверхности воды, образует очень тонкую прозрачную плёнку. Отражённые цвета усиливают друг друга. Видим радужные полосы.

Эксперимент 3. Получение белого света

Цель: получение доказательства сложного состава света

Оборудование: лист плотной бумаги, ножницы, фломастеры или цветные карандаши, толстая капроновая нитка, канцелярская кнопка.

Я с помощью стеклянного стакана нарисовал круг на листе плотной белой бумаги. Затем по контуру вырезал его. Потом раскрасил один из секторов красным фломастером. Второй сектор раскрасил зеленым, а третий - синим. Канцелярской кнопкой проткнул два отверстия рядом с центром круга.

Отрезал кусок капроновой нитки длиной около 60 сантиметров, продел нитку в отверстия и связал свободные концы вместе. Поместил круг так, чтобы он находился на середине образованной нитками петли. Сначала я тихонько потянул за концы петли, а потом ослабил натяжение. Так я делал до тех пор, пока диск не стал вращаться. Я смотрел на раскрашенную сторону. Я увидел, что различить отдельные цвета невозможно. (Приложение Д)

Аналогичный опыт можно провести насадив раскрашенный круг на ось электромоторчика

Выводы:

Белый свет сложный по составу

Белый свет состоит из разных цветов: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. Именно комбинация этих цветов и даёт ощущение белого света.

Заключение

Радуга является одним из самых необыкновенно красивых и зрелищных явлений природы. В ходе работы я узнал много нового о радуге.

Наблюдать радугу можно тогда, когда солнце выглядывает из-за туч и освещает завесу дождя. Надо, чтобы солнце всегда было за спиной наблюдателя.

Можно наблюдать и близкую радугу, возникающую на фоне струй водопада или фонтана.

Форма радуги зависит от формы капель: чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги.

Но самым неожиданным для меня открытием было то, что белый свет состоит из множества разных цветов. Радугу можно получить разными способами. Опытным путём я доказал, что эффект радуги можно получить в домашних условиях и в любое время года любоваться этим красивейшим природным явлением, которое всё ещё хранит много загадок. Гипотеза доказана.

Данную тему можно изучать ещё глубже. Я планирую более подробно изучить явления дисперсии, дифракции, интерференции, чтобы полнее ознакомиться с природой света.

Мою работу можно использовать для занятий с ребятами.

Литература

Зарапин В.Г. Весёлые научные опыты для детей и взрослых. Опыты на отдыхе/ В.Г. Зарапин – М.: Эксмо, 2015 – 104 с.

Тарасов Л.В. Физика в природе: Кн. Для учащихся. – М.: Просвещение, 1988. – 351 с.

Энциклопедический словарь юного физика/ сост: В.А. Чуянов. – М.: Педагогика, 1984. – 352 с.

Я познаю мир: Дет. Энцикл.; Физика/ Сост., худож. А.А. леонович: Под общ. Ред. О.Г. Хинн. – М.: ТКО «АСТ», 1995. – 480 с.

http://class-fizika.narod.ru/voln5.htm

https://poznayka.org/s91952t1.html

Источник картинок https://go.mail.ru/search_images?fr=chvbm12.0.21&gp=800000&q=%D0%B4%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%B0&frm=web#urlhash=5493488071569429661

Список терминов

Радуга - это солнечное свечение, прошедшее сквозь капли или отразившееся внутри капли.

Спектр – цветная полоска, получающаяся в результате прохождения света сквозь прозрачную призму.

Приложение А

Сколько цветов в радуге?

Назовите последовательность цветов радуги

Откуда берётся радуга?

 

Приложение Б

Рисунок 1. Спектр белого света:

 

Рисунок 2. Опыт И. Ньютона

 
   

Рисунок 3. Образование радуги

 

Рисунок 4. Радуга водопада или фонтана

Огненная радуга

Лунная радуга

   

Рисунок 5. Иллюстрация радуги в природе

   
   

Приложение В. Эксперимент 1. Радуга Ньютона

     

Приложение Г. Эксперимент 2. Радуга на воде

     

Приложение Д. Эксперимент 3. Получение белого света

 
     

 

   
Просмотров работы: 33