XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

«Гирлянда радуги лучистой…» (радуга и эксперименты по получению радуги в домашних условиях)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Отаров А.О. 1

---

1Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение "Республиканский физико-математический лицей-интернат"

Милостивая Н.Ю. 1Кузубова И.И. 1

---

1Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение "Республиканский физико-математический лицей-интернат"

Работа в формате PDF

66.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Умолк весенний гром. Всё блещет и поет.
В алмазных каплях сад душистый.
И опоясала лазурный небосвод
Гирлянда радуги лучистой.

ФофановК.М.

Какое из природных явлений может сравниться по красоте с радугой? Возможно, полярное сияние, вот только его видели совсем не многие. А радугу, которая появляется сразу после дождя, видели все. Появившись на небосводе, она приковывает внимание.

Она настолько красива, что ее воспевают в песнях, описывают в литературе, пишут картины. Многие люди, также как и мы, с нетерпением ждут дождя, чтобы полюбоваться радугой. Какое же эторазноцветное чудо природы! Но как образуется радуга? А можно ли наблюдать эту красоту дома? Какие еще существуют радуги?

Такие вопросы заинтересовали нас. Эта тема стала интересна еще и потому, что немногие знают, как образуется радуга.

Чтобы ответить на все возникшие вопросы, мы решили провести исследовательскую работу.Взрослые люди, ученые давно объяснили это явление, оно им знакомо, а вот детям еще предстоит узнать о многих явлениях природы, пусть даже и на основе уже существующих теоретических источников.

Цель: узнать о природном явлении – радуге, определить, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги.

Объектом исследования является природное явление – радуга.

Задача: найти ответы на следующие вопросы:

- Каково лексическое значение слова «радуга»?

- Познакомиться с легендами и верованиями, связанными с радугой.

- Узнать: в чем секрет радуги?

- Узнать историю изучения радуги.

- Можно ли увидеть радугу ночью?

- Можно ли получить радугу в домашних условиях?

Исходя из вышесказанного, мывыдвинули следующие гипотезы:

Радуга появляется в солнечный день после дождя, когда солнечные лучи проходят через дождевые капли.

Ночью радугу в природе увидеть возможно, но очень редко.

Если заменить солнечные лучи искусственным источником света, тоже можно получить радугу.

Использованные методы: изучение литературы, наблюдение, эксперимент.

2. Основная часть

2.1 Значение слова «радуга» в разных энциклопедических словарях

Радуга, радуги, жен. Разноцветная дугообразная лента на небосводе во время дождя, образующаяся вследствие преломления в водяных каплях солнечных лучей. Семь цветов радуги. «Неровные стекла окон отливают цветами радуги» И.Тургенев. Спектр, семицветная полоса, образованная преломлением световых лучей в призме[2].

Радуга – разноцветная дуга на небосводе. Наблюдается, когда Солнце освещает завесу дождя, расположенную на противоположной стороне неба. Объясняется преломлением, отражением и дифракцией света в каплях дождя[11].

РАДУГА, яркая многоцветная полоса, обычно выглядит как кольцевая или частичная дуга, образующаяся напротив Солнца или другого источника света. Чаще всего видна только основная дуга; в ней цвета расположены от красного (наверху) до фиолетового (внизу) [ 12].

2.2 Легенды и верования, связанные с радугой

Когда-то давным-давно человек стал задумываться, почему же на небе появляются радуги? В те времена об оптике даже и не слышали. Потому люди придумывали мифы и легенды, а так же существовало множество примет.

В древнегреческой мифологии –это дорога Ириды, посланницы между мирами богов и людей.

По славянским поверьям, радуга, подобно змею, пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём[1].

Осетины отмечали праздник Фыдыуани. Этот праздник достаточно хорошо известен всем этническим группам осетин, с той лишь разницей, что есть разночтения в названии и сроках праздника. В частности, в селах Тапан-Дигори этот праздник известен как Сосланикувд, во время которого в прежние времена молились о хорошей погоде на период жатвы. К этому следует добавить, что небесная радуга, как посредник между дождем и хорошей погодой, известна западным осетинам под названием Сосланиæндурæ — «лук Сослана»[13].Радуга у осетин тоже семицветная (авдхуызонæpвæрдын).

Наблюдая красивое природное явление, народ подметил ряд признаков:

Радуга на западе – жди дождя, на востоке – погода скоро установится.

Радуга поперек реки – будет хорошая погода, а если радуга вдоль реки – то будет сильный дождь.

Осетины предсказывали погоду по цветовым гаммам радуги: широкая синяя полоса первой в году радуги предвещала ветер, красная – дождливый год, широкая желтая полоса – богатый урожай [5].

1.3ё й1 История исследования радуги учеными

Это красивое явление стали изучать уже в глубокой древности. Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину радуги. Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик, в 1304 г. Воссоздавший ее на сферической колбе с водой.

Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге» (1635г.).

В отношении цветов радуги теория дополнена Исааком Ньютоном. В 1672 году Исаак Ньютон доказал, что обычный белый цвет – это смесь лучей разного цвета.

2.3 Физика радуги

Радуга – атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или перед ним. Оно выглядит как дуга или окружность, составленная из цветов спектра. Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды, взвешенных в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в спектр.

Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя на расстоянии 1-2 км, а иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды.

Радуга – это частный случай каустики, игры света. Из космоса радуга выглядит в виде энергетического купола, которая нижней частью опирается на землю, а верхней входит в грозовые слои атмосферы

Радуга появляется только во время ливня, когда идет дождь и одновременно светит солнце. Почему радуга так быстро исчезает? Потому что капли испаряются или, слившись друг с другом, падают на землю.

2.4 Виды радуги

Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. 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, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов – снаружи находится фиолетовый, а внутри красный. Вы когда-нибудь видели лунную радугу? Оказывается, такое чудо тоже бывает. Подобно тому, как радуга после дождя появляется в результате солнечного освещения, лунные радуги появляются из-за освещения Луной. Поскольку Солнце значительно ярче Луны, то солнечные радуги также более яркие и наблюдаются чаще лунных.

2.5 Радуга в искусстве

2.5.1. Образ радуги в творчестве писателей и поэтов

С радугой всегда связывают ощущения радости и освобождения. Она добрая предвестница. Писатели и поэты неоднократно обращались к радуге. Замечательно передал ощущение радости, вызываемое радугой, Федор Тютчев

Радуга в стихотворении Тютчева описана как некое волшебство, которое проявилось на считанные мгновения и которое должно очень скоро исчезнуть. А потому автор призывает читателя не терять времени и любоваться радугой, пока это еще возможно. Для поэта она «воздушная арка», которая раскинулась на полнеба, чудо природы, которым следует успеть полюбоваться. Ведь радуга появляется на мгновение.

Не успеешь поймать волшебный момент, и вот уже радуга побледнела и исчезает, а вместе с ней пропадает и минута волшебства.

Радуга неуловима и недолговечна. Она дарит ощущение радости, ноощущение это мимолетно. Удивительное в своей красоте «мимолетное виденье» буквально тает на наших глазах.

«Глубокой зимою, в день ужасного мессинского землетрясения, утром, я был с гончими у себя на Бильдине. И вот часов в десять-одиннадцать на совершенно безоблачном небе вдруг расцвела радуга. Она обоими концами касалась горизонта, была необыкновенно ярка и имела в ширину градусов сорок пять, а в высоту двадцать-двадцать пять. Под ней, такой же яркой, изгибалась другая радуга, но несколько слабее цветом, а дальше третья, четвертая, пятая, и все бледнее и бледнее – какой-то сказочный семицветный коридор. Это продолжалось минут пятнадцать. Потом радуги растаяли, набежали мгновенно, бог знает, откуда тучи и повалил сплошной снежище» [6].

Восхищаясь красочностью радуги, Мамин-Сибиряк Д. Н. замечает:

«Ах как много цветов! И все они тоже улыбаются. Обступили кругом Аленушкину кроватку, шепчутся и смеются тоненькими голосками. Алые цветочки, синие цветочки, желтые цветочки, голубые, розовые, красные, белые, — точно на землю упала радуга и рассыпалась живыми искрами, разноцветными огоньками и веселыми детскими глазками»[8].

Вот как описывает радугу, которая дарит мечту о счастье и веселье, Куприн А. И. в рассказе «Белый пудель»:

«Он прикрыл пальцем отверстие трубы, и от этого в фонтане бесчисленных брызг солнце играло всеми цветами радуги».

Любуясь радугой, думали люди о хорошей погоде, о благополучии, о счастье. И каждый, кто видел радугу, обязательно улыбался и хотел поделиться своим счастьем с окружающими. Именно об этом написал М.Пляцковскийв стихотворении «Радуга в руках»:

В стихотворении Владимира Маяковского «Мы идём» рассказывается о том, как «старый» полицейский замахнулся на красоту «нового» мира – радугу. Но добрые силы всегда сильнее:

2.5.2 Радуга в живописи

А.К. Саврасов в 1875 году написал картину «Радуга». Разноцветная дугообразная полоса на небе, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях. Каждый чувствует себя счастливым после хорошего дождя, когда воздух как будто наполняется свежестью, природа и люди очищаются... Когда рассматриваешь эту картину можно ощутить эту свежесть.

Картину «Радуга над болотом» А. И. Куинджи писал 5 лет: с 1900 по 1905 гг. На пропитанном влагой небе высвечиваются первые полоски радуги. Куинджи подчеркивает насыщенность цветов сочной травы, яркой синевы неба.

«Московский пейзаж. Радуга» (1968) Н. Крымов. Небо на полотне насыщенных тёмных оттенков синего цвета. Так часто бывает после дождя. Яркое солнце уже вовсю светит, радуга раскинулась разноцветным коромыслом, а на небе ещё остаются отголоски прошедшего дождика.

Только что закончился дождь, появилось солнце, облака уходят. На небе вот-вот появится радуга. Так изобразил появление радуги Аркадий Кумаритов.

2.6 Практическая часть исследования.

Эксперименты получения радуги в домашних условиях.

Цель: показать, что можно самостоятельно, в домашних условиях расщепить видимый солнечный свет на отдельные цвета, воспроизведя эффект радуги.

Практическая работа №1.Приготовили мыльный раствор и надули мыльный пузырь. На пузыре появилась радуга. Свет, проходя через мыльный пузырь, преломляется и распадается на цвета, в результате появляется радуга. Мыльный пузырь – это призма.

Практическая работа №2.Оборудование: компакт-диск

Взял диск за край и направил поверхность на источник света. Свет на диске отразился, и мы увидели радугу.

Практическая работа № 3. Оборудование: лист бумаги, хрустальный стакан.Ход опыта. Необходимо поставить хрустальный стакан на белый лист бумаги. Попробовать поймать стаканом солнечный свет. На листе бумаги появятся цветные полосы радуги.

Практическая работа №4. В ясный солнечный день мы взяли миску с водой, лист белого картона и маленькое зеркальце. Поставили миску с водой на самое солнечное место. Опустили зеркальце в воду и прислонили его к краю миски. Поворачивали зеркальце под таким углом, чтобы на него падал яркий солнечный свет. Зеркало нуждается в подставке, так как угол между ним и поверхностью воды должен составлять 25°. Вода в миске выполняет роль дождевой капли. При входе в воду видимый свет преломляется. Стали перемещать картон перед миской, и на нём появилась отражённая «радуга».

Практическая работа №5.Оборудование: прозрачная трехгранная призма.Если рассматривать сквозь призму предметы белого цвета, они выглядят цветными. С помощью призмы получили изображение радуги на стене.Для этого «поймали» призмой солнечные луч. Таким образом, получили радугу в «домашних» условиях.

Этот опыт легко повторить и с искусственным источником света.

Практическая работа №6.Оборудование: плотная белая бумага, ножницы, кусочки красной, синей и зеленой бумаги, капроновая нитка и пуговица.

На вырезанный из картона круг и разделенный отметками на 3 равные части наклеили три цвета бумаги. В центре круга сделали два отверстия и продели нитку, завязав ее концы. Растягивая и сужая нитку, заставили диск вращаться. При достаточно большой скорости вращения диска перестали различать отдельные цвета, и диск стал светло серым.

Вывод: радугу можно получить в домашних условиях даже с помощью искусственного источника света.

3. Заключение

Осуществление данного проекта позволило развить навыки работы с дополнительной литературой, умение проводить эксперименты, проводить анализ полученных результатов, обосновывать итоги исследований. Во время работы над проектом мы узнали о природном явлении – радуге: как появляется радуга и почему она разноцветная, определили, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги, узнали, что радуга может быть одной дугой, а может быть двойная или даже тройная. Существует ночная радуга (лунная) и зимняя, но она бывает очень редко и не такая красочная как летняя. Из истории изучения радуги мы выяснили, что многие пытались объяснить природу этого явления, но полно это явление раскрыл Исаак Ньютон. Опытным путём мы доказали, что эффект радуги можно получить в домашних условиях и в любое время года любоваться этим красивейшим природным явлением, которое всё ещё хранит много загадок.

Цель – узнать о природе атмосферного оптического явления – радуге была нами достигнута, выдвинутые гипотезы подтвердились.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы при проведении недели физики или литературы в школе, а также учителями начальных классов при проведении уроков и занятий по ознакомлению с окружающим миром.

Используемая литература

1. Абелюк Е.С. Мифологический словарь школьника. – М.: РОСТ, МИРОС, 2000. – 256 с.

2. Большой толковый словарь русского языка: современная редакция / Д. Н. Ушаков. - Москва: Дом Славянской кн., 2008. - 959 с.

3. Большой толковый словарь русского языка.Гл. ред. С. А. Кузнецов.Первое издание: СПб.: Норинт, 1998.

4. Клиффорд Суорц. Необыкновенная физика обыкновенных явлений.том 2. М., Наука. 1987. 384 с.

5. Кулумбегов Роберт Петрович Название: К вопросу о фенологических и метеорологических познаниях осетин. Современная научная мысль, № 2 /2021: № 2 /2021 Место издания: Москва 2021 Страницы: С. 150 - 156.

6. Куприн А. И. Собрание сочинений в 9 томах. Том 5. М.: Худ.литература, 1972. С. 363 - 387.

7. Куприн А. И. Собрание сочинений в 9 томах. Том 3. М.: Худ.литература, 1971. С. 264 - 293.

8. Мамин-Сибиряк Д.Н. Алёнушкины сказки, Издательство «Мастацкаялiтаратура», Минск, 1979.

9. Тарасов Л.В Физика в природе. М.: Просвещение,1988. - 352с.

10. Трифонов Е.Д. Ещё раз о радуге. – Соросовский образовательный журнал, 2000, т. 6, № 7

11. http://es.niv.ru/doc/dictionary/astronomy

12. https://rus-scientific-technical.slovaronline.com

13. https://pandia.ru/text/78/415/56072.php

14. https://south-ossetia.info

15. https://poemata.ru/poets/plyatskovskiy-mihail/raduga-v-rukah

16. https://poemata.ru/poets/mayakovskiy-vladimir/my-idyom

17. https://rustih.ru/fedor-tyutchev-kak-neozhidanno-i-yarko