13.01.2020     0
 

Значение цветов радуги – Интересные статьи


Причина радуги — преломление света

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды (дождь или туман), парящих в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (красный свет отклоняется на 137°30’, фиолетовый на 139°20’), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

alt

Преломление света при его переходе в среду с иной оптической плотностью

В яркую лунную ночь можно увидеть радугу от Луны. Поскольку человеческое зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторыглаза — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белесой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки»).

Центр окружности, которую описывает радуга, всегда лежит на прямой, проходящей через Солнце (Луну) и глаз наблюдателя, то есть одновременно видеть солнце и радугу без использования зеркал невозможно. Для наблюдателя на земле она обычно выглядит как часть окружности, дуга. Чем выше точка зрения, тем радуга полнее — с горы или самолёта можно увидеть и целую окружность.

Описание явления

Узнать, как выглядит радуга, можно после дождя, когда выходит солнце. На небе появляется огромная дуга или окружность, сияющая семью плавно переходящими друг в друга красками. Цвета радуги по порядку выглядят так:

  • красный;
  • оранжевый;
  • жёлтый;
  • зелёный;
  • голубой;
  • синий;
  • фиолетовый.

Легко запомнить правильную последовательность даже ребёнку в первом классе можно при помощи фраз-подсказок, в которых каждое слово начинается с той же буквы, что и название цвета:

  • Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
  • Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

Физика радуги

alt

Ход лучей в сферической капле, образование первичной радуги

Радуга представляет собой каустику, возникающую при преломлении и отражения (внутри капли) плоскопараллельного пучка света на сферической капле. Как показано на рисунке (для монохромного пучка), отражённый свет имеет максимальную интенсивность для некоторого угла между источником, каплей и наблюдателем (и этот максимум весьма «острый», то есть большинство преломленного с отражением в капле света выходит практически точно под одним и тем же углом).

Дело в том, что угол, под которым уходит из капли отраженный и преломленный в ней луч, немонотонно зависит от расстояния от падающего (первоначального) луча до оси, параллельной ему и проходящей через центр капли (эта зависимость довольно проста, и ее нетрудно явно вычислить), и зависимость эта имеет гладкий экстремум.

Поэтому «количество лучей», выходящих из капли с углами, близкими к экстремальному значению угла, – «гораздо больше», чем остальных. При этом угле (который немного различается для разных показателей преломления, отвечающих разному цвету лучей) – и возникает отражение-преломление максимальной яркости, составляющее (от разных капель) радугу («яркие» лучи от разных капель образует конус с вершиной в зрачке наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и Солнце).

Предлагаем ознакомиться:  Черное Солнце – славянский символ и оберег

Для одного отражения внутри капли такой угол имеет одно значение, для двух – другое, итд. Этому соответствует первичная, вторичная итд радуга. Первичная – самая яркая, она уносит из капли большинство света. Радугу большого порядка обычно не удается увидеть, так как она очень слаба.

Значение цветов радуги - Интересные статьи

Показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении.

alt

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, 8) ход лучей при формировании вторичной радуги, 9) наблюдатель, 10-12) область формирования радуги.

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°.

alt

Вторичная радуга

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. Угловой радиус вторичной радуги 50—53°. Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более тёмный оттенок.

alt

Радуга в водяной пыли от водопада Takakkaw Falls,

Канада

История исследования

Почему возникает радуга, люди точно узнали уже в XIII—XIV вв. еках. Историки ставят это в заслугу сразу нескольким исследователям:

  • персидским астрономам аш-Ширази и аль-Фариси;
  • немецкому учёному Д. Фрейбургскому.

В XVII веке размышления и наблюдения деятелей науки вновь были направлены на это явление. В 1611 году хорватским учёным и теологом М. А. де Доминисом была написана книга, в которой разъяснялось, что в основе возникновения радуги лежит физическое явление, связанное с солнечным светом, по следующей схеме:

  • он преломляется при входе в дождевую каплю в воздухе;
  • отражается от её внутренней поверхности;
  • вновь преломляется при выходе из капли.

Через некоторое время это описание было дополнено новыми фактами. Французский физик Р. Декарт установил преобладающие углы преломления солнечных лучей при выходе из капли:

  • 41,5 градуса для первичной радуги;
  • 51−52 градуса для вторичной.

Получить такие данные учёный смог, проведя большой эксперимент, в рамках которого он рассмотрел десять тысяч лучей в капле. В XVIII веке английский физик И. Ньютон сделал ещё одно дополнение, выделив несколько цветов в радуге и объяснив причину их возникновения. Она заключается в том, что белый свет разлагается в спектр из-за разного угла отклонения водяными капельками света.

Сейчас люди прекрасно понимают, как образовывается радуга. Но много лет назад с этим красивым явлением было связано множество мифом и легенд:

  • древние скандинавы и греки верили, что это дорога, соединяющая миры людей и высших сил;
  • индийцы называли её луком повелителя небесного царства;
  • армяне — поясом бога знаний;
  • австралийские аборигены — Радужным змеем, покровительствующим воде, дождю и шаманам;
  • славяне считали, что появление семицвета в небе означает, что скоро случится беда, а если пройти под ним, мужчина превратится в женщину, и наоборот (к счастью, приблизиться к радуге нельзя, как и к горизонту);
  • африканские и ирландские народы, в свою очередь, придавали более позитивное значение этому природному явлению и считали, что оно указывает на те места на земле, где зарыт клад.
Предлагаем ознакомиться:  Аффирмации для привлечения отношений

Персидский астроном Qutb al-Din al-Shirazi (1236—1311), а возможно, его ученик Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена [1].

Общая физическая картина радуги была описана в 1611 годуМарком 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 нее.

Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге».

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 цветов (однако, например, в Японии – 6). Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение (по пифагорейским, богословским или нумерологическим соображениям). Причём первоначально он различал только пять цветов — красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей «Оптике».

  • Довольно интересно замечание о том, что вычленению в солнечном спектре отдельных цветов может способствовать то, что на непрерывный спектр в солнечном свете наложен дискретный линейчатый спектр поглощения некоторых атомов во внешних слоях солнечной атмосферы (фраунгоферовы линии), причём некоторые из этих линий поглощения достаточно интенсивны, чтобы быть заметными, то есть способствовать впечатлению, что солнечный спектр состоит из полосок «отдельных цветов». Возможно, попытка привязать к наиболее интенсивным фраунгоферовым линиям традиционное (ньютоново) деление солнечного спектра на семь основных цветов и была бы несколько искусственной, но усиливая общее впечатление «разделенности» цветов спектра, вместе с другими психологическими механизмами, восприятие такой разделенности довольно правдоподобно могло бы быть одним из оснований традиционного деления цветов радуги.

Значение цветов радуги - Интересные статьи

Для запоминания их последовательности есть мнемонические фразы, первые буквы каждого слова в которых соответствуют первым буквам названия цвета (глядя сверху-вниз по радуге, снаружи-внутрь дуги: Красный, Оранжевый, Жёлтый, Зелёный, Голубой, Синий, Фиолетовый).

Количество цветов

Не везде и не всегда в радуге выделялось семь цветов. Во времена Аристотеля их насчитывали всего три:

  • красный;
  • зелёный;
  • фиолетовый.
Предлагаем ознакомиться:  Животное знака зодиака стрелец

Представители африканских племен и вовсе ограничивались разделением оттенков на светлый и тёмный. Исаак Ньютон изначально разглядел в радуге пять цветов:

  • красный;
  • жёлтый;
  • зелёный;
  • синий;
  • пурпурный.

Чуть позже он обнаружил шестой цвет — оранжевый. Но на сознание учёных тех времён большое влияние имела церковь, и цифра 6 глубоко верующему Ньютону не понравилось. Другое дело 7, имеющий древнее мистическое значение, символизирующий количество дней недели и смертных грехов. Поэтому физику пришлось буквально высмотреть седьмой цвет: он определил его как индиго.

Однако со временем в некоторых государствах понимание количества цветов в радуге снова сократилось до шести. Сейчас голубой и синий, которые различают в России, объединяются в один в следующих странах:

  • Англия;
  • Америка;
  • Германия;
  • Франция.

Необычные радуги

alt

Кольцевая радуга 10 июля 2005

Обычно наблюдается простая радуга-дуга, но при определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта — перевёрнутую или даже кольцевую, а в определённых местах (в основном в США) — лунную радугу. Также известны огненные радуги, возникающие на перистых облаках.

alt

«Harpe de Lumière», фотография Georges Noblet

Упоминание в Библии

  • В скандинавской мифологии радуга — это мост Биврёст, соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов).
  • В древнеиндийской мифологии — лук Индры, бога грома и молнии.
  • В древнегреческой мифологии — 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.
  • В мифологии австралийских аборигенов Радужный змей считается покровителем воды,дождя и шаманов.
  • Ирландскийлепрекон прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
  • По чувашским поверьям, если пройти сквозь радугу, то можно поменять пол.
  • В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, и является символом союза (на иврите — брит) Бога и человечества (в лице Ноя) о том, что потопа никогда больше не будет (глава бейрешит).
alt

Joseph Anton Koch: Героический ландшафт с радугой (1805)

https://www.youtube.com/watch?v=7snjlB2VK34

О семицвете есть упоминание и в Библии. Там он появился после всемирного потопа как символ прощения, данного Богом человечеству. Кстати, эта версия имеет научное обоснование. Есть предположение, что потоп, уничтоживший огромное количество живых организмов, действительно случился за много веков до нашей эры. До него небо застилали густые облака, ультрафиолет не воздействовал на людей, и они жили гораздо дольше, чем сейчас.

Но это не могло продолжаться вечно. Огромное количество паров и осадков на земле привело к потопу, из-за которой сместилась земная ось, и появилась смена времён года. Кроме того, облака стали значительно реже, и только в них теперь стало возможным увидеть радугу.

Радуга и ассоциированные термины

  • Ирис — цветок с богатой гаммой цветов,
  • Иридий — металл, цвета соединений которого дают практически полную радугу,
  • Радужная оболочка глаза по-латыни — ирис,
  • Ирисовая диафрагма напоминает сектора радуги,


Об авторе: admin4ik

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Adblock detector