«Ах, эта радуга»

Тема работы «Ах, эта радуга»

Автор: Литвинов Константин, 5 класс, ГБОУ СОШ № 285

Введение

Радуга – это огромный оптический эксперимент, который показывает людям природа каждый раз, как только складываются подходящие условия.

Каждое лето я провожу на даче и там очень часто в небе видна радуга. (Приложение 1). Мне стало интересно, что такое радуга, почему она появляется после дождя. Я захотел узнать, можно ли увидеть ее, как только захочешь и создать ее самому.

Цель исследования: выяснить, что такое радуга как природное явление.

Гипотеза: если изучить радугу как природное явление, то можно создать необходимые условия искусственно и получить ее дома самостоятельно.

Задачи исследования:

Подобрать и изучить необходимую литературу по теме исследования.

Изучить информацию о радуге в сети Интернет.

Узнать, как можно создать радугу искусственно.

Провести разные варианты опытов.

Проанализировать полученную информацию и сделать выводы.

Методы исследования: размышления, чтение книг, поиск информации в интернете, практическая работа, анализ результатов, обобщение.

Практическая значимость исследования: расширить знания учеников о радуге как физическом явлении, и отражении этого красивого явления народами в фольклоре, преданиях и мифах. Материалы исследования можно использовать на уроках в начальной школе «Окружающий мир» и «Литературное чтение».

Что такое радуга

Ра́дуга — атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении ярким источником света (в природе Солнцем или Луной) множества водяных капель (дождя или тумана). Мы можем видеть радугу, когда уходящая от нас стена дождя освещается низко стоящим солнцем.

Радуга – это разноцветная дугообразная полоса на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.

Радуга составлена из цветов спектра видимого излучения. От внешнего края идут красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый цвета. Это те семь цветов, которые принято выделять в радуге, но самом деле спектр непрерывен и цветов больше. 

Радугу можно наблюдать только перед дождем или после него. И только если одновременно с дождем сквозь тучи пробивается солнце.

Лучи Солнца проходят через капельки дождя. Оказывается, что каждая такая капелька работает как призма. Она разлагает белый свет Солнца на его составляющие - лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цвета. Причем капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют спектром.

Радуга и есть огромный изогнутый спектр. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга - часть окружности. С горы или самолёта можно увидеть и полную окружность.

Вид радуги - ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг - очень сильно зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли дождя, тем уже и ярче получается радуга. Характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие тона и непосредственно, без промежутков, примыкают к основным радугам. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг. Таким образом, по виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу.

Преломление света при прохождении через призму.

Первые осознанные и близкие к реальности выводы по рассматриваемому нами атмосферному явлению дал Аристотель. Это было всего лишь предположение, однако он стал первым человеком, который перевёл радугу из раздела мифов в реальный мир. Аристотель вывел гипотезу о том, что радуга - это не предмет или вещество, и даже не реальный объект, а просто визуальный эффект, изображение, сродни миражу в пустыне.

Однако первое научное исследование и обоснование проводил арабский ученый-астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази. Одновременно с ним подобные исследования проводили немецкие исследователи.

В 1611 году была создана первая физическая теория обоснования радуги.

Марк Антоний де Доминис на основе наблюдений и опытов пришел к выводу, что радуга образуется из-за преломления света в каплях воды, содержащихся в атмосфере в дождливую погоду.  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. В 1637 году в книге “Рассуждение о методе, чтобы хорошо направлять свой разум и отыскивать истину в науках” Рене Декарт дал свое объяснение формы радуги и её расположения на небе. В те времема ещё ничего не знали о том, что белый способен распадаться на разные цвета. Из-за этого радуга учёного оказалась белоснежной.

Декарт свои выводы о механизме образования радуги сделал на основе результатов тысяч проведённых опытов по изучению прохождения солнечных лучей через круглую колбу, наполненную водой, которая заменила большую каплю. В ходе эксперимента он наблюдал за сосудом, освещенным солнцем, так же обходил вокруг сосуда и обносил его вокруг своей головы. В результате опытов Декарт выяснял, что в направлении к солнцу эта освещенная гигантская “капля” излучает целый конус световых лучей. В своих “Рассуждениях о методе” он пытался дать объяснение цветам радуги, но эта попытка была неудовлетворительной.

В 1704 году в книге «Оптика» Исаак Ньютон, в начале которой он описал свои опыты с призмами, изложил свою теорию цвета и тут же использовал ее для объяснения цветов радуги. Изучив разложение белого света на цветовые составляющие при прохождении через стеклянную призму, он смог объяснить цветовую гамму радуги и порядок цветов в ней.

Выводы как Декарта, так и Ньютона можно получить, в ходе изучения прохождение солнечных лучей через одну дождевую каплю. В первом приближении мы можем считать, что капля имеет форму шара, а лучи, которые приходят от Солнца - параллельны.

Радуга в фольклоре, мифах и преданиях

Люди давно задумывались над природой этого красивейшего явления природы. Человечество связало радугу с множеством поверий и легенд.

В древнегреческой мифологии, например, радуга – это дорога между небом и землей, по которой ходила посланница между миром богов и миром людей Ирида. В Китае считали, что радуга - это небесный дракон, союз Неба и Земли.  У многих народов считается признаком доброго отношения богов, благосклонностью неба. Радуга у славянских народов имеет много названий: веселка, веселуха, дуга, туга, смок, цмок, коромысло, росалка, ра-дуга, коркобец. В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака и оттуда она падает живительным дождем. (Приложение 2)

Людям нравилось наблюдать за радугой, и она стала частью народного фольклора и ей посвящали пословицы и поговорки. Радуга также упоминается во многих народных приметах, связанных с предсказанием погоды. (Приложение 3)

В русском языке существуют фразы для запоминания последовательности цветов спектра радуги:

«Как однажды Жак-звонарь головой свалил фонарь.»

«Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.»

В этих фразах начальная буква каждого слова соответствует начальной букве названия определённого цвета.

Каждый — красный

Охотник — оранжевый

Желает — жёлтый

Знать — зелёный

Где — голубой

Сидит — синий

Фазан — фиолетовый

Глава 2 Практическая часть исследования

Цель практической части – выяснить при каких искусственно созданных условиях можно получить радугу дома самостоятельно, исходя из того, что это оптическое и атмосферное явление.

2.1. Получение радуги с помощью зеркальной поверхности

Предметы для опыта № 1:

CD-диск;

фонарик с ярким светом; 

любая светлая поверхность (можно использовать лист или белый картон).

Для опыта лучше всего выбрать пасмурный день или вечер. Нужно взять CD-диск и положить его зеркальной поверхностью вверх. Затем посветить на диск фонариком под углом. Сразу может и не получиться, тогда нужно поменять положение диска или фонарика. Опыт закончен, когда на поверхности появляется радуга. 

Оказывается, зеркальная часть диска покрыта маленькими бороздками. Эти бороздки выполняют функцию призм, вызывают преломление света и последующее появление радуги. (Приложение 4)

2.2. Получение радуги с помощью воды

Предметы для опыта № 2:

прозрачный стакан;

вода;

белая бумажная салфетка;

фломастеры

Надо отрезать от салфетки полоску шириной 4 см. Отступив 4-5 см от нижнего края, фломастером нанести точки в последовательности цветов радуги. Погрузить полоску в стакан с водой разноцветными точками вниз, не касаясь ими воды. Радуга сама поднимется по салфетке вверх. (Приложение 5)

Заключение

Выполняя исследование, я изучил радугу как физическое природное явление, выяснил при каких искусственно созданных условиях можно получить радугу, если изучить ее естественное появление в природе, таким образом цель была мною достигнута.

Выводы:

Если создать необходимые условиях, исходя из того, что радуга — это оптическое и метеорологическое явление, то в домашних условиях можно получить радугу и наблюдать ее не только днем, но и ночью, и даже зимой. Гипотеза была подтверждена при проведении опытов.

Вместо солнечного луча может быть использован искусственный источник света, например, фонарик, и зеркальная поверхность диска.

Вместо дождя можно использовать воду.

Я провел увлекательные эксперименты и создал дома радугу. Я научился искать в интернете необходимую информацию, узнал почему появляется радуга, прочитал легенды и поверья о радуге. Радуга – удивительное природное явление, которое никого не оставляет равнодушным, вызывает радость, восторг, восхищение. Теперь я знаею, как можно улучшить свое настроение. Для этого нужно создать свою “домашнюю” радугу. И это можно сделать в любое время. 

Список литературы:

«Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия».

«Простая наука. Увлекательные опыты для детей». Книга первая. - Мохов Д.А., Москва, 2017 г.

https://book.etudes.ru/articles/rainbow/

https://history.wikireading.ru/405583

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D1%83%D0%B3%D0%B0

Булат В.Л. Оптические явления в природе. М.: Просвещение, 1974г

Приложение 1

Фотографии радуги в природе

.

Приложение 2

Предания и легенды о радуге

Славяне издревле верят, что радуга «пьет» воду из озер, рек и морей: подобно змею, опустив свое жало в воду, набирает в себя воду, а после выпускает, отчего и бывает дождь; на концах радуги повешено по котелку с древними золотыми монетами. Легенда рисует трех божеств, один из которых держит радугу и подымает ею воду из реки, другой творит из этой воды облака, а третий, разрывая их, вызывает дождь. Это как бы триединое воплощение Перуна.

В некоторых местах верили, что радуга – блестящее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает из моря-океана воду, а потом орошает ею поля и нивы. Это чудное коромысло хранится на небе, а по ночам – в созвездии Большой Медведицы.

У сербов и хорватов говорят, что Бог с помощью радуги показывает женщинам, как надо ткать и какие цвета употреблять.

В исламе радуга состоит из четырех цветов – красного, желтого, зеленого и синего, соответствующих четырем стихиям.

В некоторых африканских мифах с радугой отождествляют небесную змею, которая служит стражем сокровищ или же охватывает кольцом Землю.

Американские индейцы отождествляют радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир. У инков радуга связывалась со священным Солнцем, и правители инков носили ее изображение на своих гербах и эмблемах.

В христианской символике Средневековья три главных цвета радуги толкуются как образы всемирного потопа (синий), мирового пожара (красный) и новой земли (зеленый), а семь цветов – как образы семи таинств и семи даров Святого Духа.

Приложение 3

Пословицы и поговорки о радуге

Радуга ушат воды выпила.

Воду из реки ведром не вычерпаешь, радугу с неба рукой не схватишь.

Радуга-дуга, не пей нашу воду (по общему поверью считалось, что радуга воду набирает).

Радуга-дуга, перебей дождя (по поверью, после радуги дождю скоро конец).

Там, где начинается радуга, можно обнаружить клад.

Приметы, связанные с радугой

Радуга высокая и крутая предвещает хорошую погоду, а низкая и пологая – плохую.

Двойная радуга - признак дождливой погоды.

Если к вечеру появилась крутая радуга, будет такой же ясный день, а если пологая - жди дождя с ночи.

Радуга низкая и концами упирается в воду (в реки, озера или низкие места) к ненастью.

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.

Радуга зимою - к морозу либо к снегу.

Если радуга яркая - к ненастью.

Зеленая радуга к дождю, желтая - к хорошей погоде, красная - к жаре, ветру.

Радуга вечером – знак хорошей погоды, а утром – знак дождливой.

Увидеть радугу — очень добрая примета, предвещающая счастье.

Если после непродолжительного дождя появится радуга, пересекающая небо с севера на юг, и красный цвет в ней более яркий — будет ненастье.

Приложение 4 Фотографии опыта № 1

Приложение 5 Фотографии опыта № 2