"Радуга. Удивительное рядом"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 40 Дзержинского района Волгограда»

Радуга. Удивительное рядом

Номинация «Науки»

Работу выполнил ученик 2-г класса

МОУ СШ № 40

Хлебунов Никита Александрович

Руководитель: учителя начальных классов

Лябчук Наталья Николаевна

2021г.

Оглавление

Введение

Тема. «Радуга. Удивительное рядом»

Актуальность. Все люди хоть раз в жизни видели радугу. Секрет её появления тоже давно открыт учеными. Актуальность заключается в том, что и в наше время это природное явление завораживает каждого, кто видит радугу, а зная секреты её появления можно не только рассмотреть радугу в любое время, но даже, как настоящим фокусникам «сделать» самим.

Цель. Изучить условия образования радуги.

Задачи. 1. Познакомиться с историей изучения радуги. 2. Выяснить условия появления радуги. 3. Провести опыт по созданию радуги в домашних условиях.

Гипотеза. Предположим, что если знать условия появления радуги, можно научиться видеть радугу в природе всегда и получить радугу в домашних условиях.

Объект исследования. Природное явление – радуга.

Предмет исследования. Особенности проявления радуги.

Теоретическая значимость исследования. Зная теорию происхождения радуги, можно научиться видеть радугу в природе в любое время.

Практическая значимость. Полученные знания помогут получить радугу в искусственных (домашних) условиях.

1. История изучения радуги

«Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» и «Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь» - это фразы, которые помогают запомнить цвета радуги. Каждый человек видел радугу, и всегда это природное явление вызывало в душе каждого радость и ликование.

С этим красивым явлением связано много мифов и легенд. Так древние греки и скандинавы верили, что радуга – это дорога, которая соединяет мир людей с миром высших сил, индийцы называли радугу «Лук повелителя небесного царства», армяне – «Пояс бога знаний», австралийские аборигены – «Радужный змей», который является покровителем шаманов, воды и дождя. Славяне считали появление «семицвета» вестником беды, а если пройти под нею, то женщина превратится в мужчину, а мужчина – в женщину. А вот ирландские и африканские народы считали, что радуга указывает, где зарыт клад. Греки называли радугу «Небесная тропа», а древние евреи – «Божий лук». В Библии «семицвет» появился как символ прощения, когда после всемирного потопа, который погубил много живых организмов, сместилась земная ось, появились времена года, на небе облаков стало меньше, появилась возможность видеть радугу.

Как возникает радуга, было известно ещё в XIII-XIV веках. Её исследовали персидские астрономы аш-Ширази и аль-Фариси, немецкий учёный Д. Фрайбургский. В 1611 году хорватский учёный М.А.деДоминис написал книгу, в которой разъяснялось, что появление радуги – это физическое явление. Когда луч света проходит сквозь дождевую каплю, он преломляется при входе в каплю, отражается от её внутренней поверхности и опять преломляется при выходе из капли^[1].

Французский физик Рене Декарт провел большой эксперимент, где смог наблюдать десять тысяч лучей в капле и уточнил углы появления первичной радуги – 41,5° и 51-53° для вторичной.

В XVIII веке Исаак Ньютон – английский физик, выделил несколько цветов у радуги и объяснил причину их возникновения. Причина заключается в том, что белый свет разлагается на несколько лучей разного цвета. В своей работе «Оптика» Исаак Ньютон указал, что преломлять свет могут разные материалы. А радуга в небе – это совместная работа солнца, огромного количества дождевых капель и нашими глазами.

Обычно мы видим на небе первичную радугу, иногда вокруг неё показывается вторичная (менее яркая). В природе очень редко видна радуга третьего порядка. А вот с помощью специального оборудования можно увидеть до семи небесных радуг. В условиях лаборатории можно получить до 200 радуг.

Радуги бывают ещё и необычными: лунная, огненная, туманная, отражённая. Бывают двойные, перевёрнутые и круглые формы, но для них обязательна холодная погода.

2. Как увидеть радугу

1. Радугу можно увидеть, когда выглядывает солнце – перед дождём или сразу после дождя.
2. Радуга появляется на фоне дождевых облаков на стороне неба, противоположной солнцу. Значит, нужно повернуться спиной к солнцу.
3. Нужно найти тень своей головы и посмотреть под углом 42 градуса в любом направлении от воображаемой линии^[2]. Для этого нужно мысленно нарисовать линию, идущую от Солнца через вашу голову к дальнему концу вашей тени на земле (она будет располагаться параллельно направлению солнечных лучей, тянущихся к дождевым каплям).
4. Если солнечного света и количества дождевых капель достаточно - вы увидите в небе радугу.
5. В случае, что солнце светит, но его не видно (оно спрятано за облаками или зданиями), все равно можно увидеть радугу, если только между солнцем и каплями нет облаков. Потому мы знаем, как правильно смотреть (помним про угол в 42°).
6. Зная, как найти на небе радугу, можно искать ее повсюду. Например, когда будем проходить мимо фонтана. Главное встать между солнцем и фонтаном спиной к солнцу потому, что брызги фонтана работают точно так же, как капли дождя в небе. Нужно найти тень своей головы на земле и мысленно нарисовать воображаемую линию, потом нужно посмотреть под углом 42° от этой линии. Если в этом направлении достаточно капель, сначала мы увидим красную полосу радуги, а потом и все остальные.
7. Двойную радугу нужно искать на 10° выше первой. Причина, по которой вторая радуга появляется на небе в месте, отличном от первой, заключается в том, что дважды отраженные красные лучи выходят из капли под углами, которые всегда больше (да-да, больше), чем примерно 50°, а дважды отраженные синие лучи — под углом, всегда большим, чем 53°.
8. Двойная радуга образуется из-за того, что одни световые лучи, проникающие в капли, отражаются всего один раз, другие перед выходом из капли отражаются дважды. Хотя световые лучи, проникающие в любую заданную дождевую каплю, могут отражаться внутри нее многократно, первичная радуга состоит только из тех, которые отразились один раз. А вот вторичная радуга, напротив, создается из лучей, которые отражаются перед преломлением на выходе внутри капли дважды. Интересно, что во вторичной радуге цвета располагаются в обратном порядке.

3. Как сделать радугу самому

Теперь, понимая, как возникает радуга, попробуем совершить небольшое оптическое волшебство и собственноручно создать радугу.

Нам потребуется следующее оборудование: стеклянная ёмкость, вода, зеркало, фонарик, лист белой бумаги, картонный круг с небольшим отверстием, скотч.

Соберём конструкцию^[3]: возьмём ёмкость, нальём туда воды. Установим внутри ёмкости небольшое зеркало. Закрепим на стекле фонарика картонный круг с небольшим отверстием. Будем направлять свет фонарика на зеркало так, чтобы на листе белой бумаги появилась радуга.

По результатам проведенного опыта можно сделать следующие выводы:

получить радугу в домашних условиях возможно при имитации природных условий:

радугу можно увидеть при наличии солнца – мы использовали фонарик;

разложение солнечного света на разноцветные лучи происходит в дождевой капле – мы использовали ёмкость с водой;

чтобы увидеть радугу, надо направить свет фонарика на ту часть зеркала, которая находится под водой;

радуга образуется на фоне дождевых облаков на стороне неба, противоположной Солнцу. Нужно повернуться и посмотреть на тучу, из которой идёт дождь – мы видим радугу на белом листе бумаги.

Заключение

Все люди хоть раз в жизни видели радугу. Секрет её появления тоже давно открыт учеными. Актуальность заключается в том, что и в наше время это природное явление завораживает каждого, кто видит радугу, а зная секреты её появления можно не только рассмотреть радугу в любое время, но даже, как настоящим фокусникам «сделать» самим.

В ходе реализации первой задачи мы узнали, что с этим красивым явлением связано много мифов и легенд. Как возникает радуга, было известно ещё в XIII-XIV веках. Её исследовали персидские астрономы аш-Ширази и аль-Фариси, немецкий учёный Д. Фрайбургский. В 1611 году хорватский учёный М.А.деДоминис написал книгу, в которой разъяснялось, что появление радуги – это физическое явление. Французский физик Рене Декарт провел большой эксперимент, где смог наблюдать десять тысяч лучей в капле и уточнил углы появления первичной радуги – 41,5° и 51-53° для вторичной. В XVIII веке Исаак Ньютон – английский физик, выделил несколько цветов у радуги и объяснил причину их возникновения.

Обычно мы видим на небе первичную радугу, иногда вокруг неё показывается вторичная (менее яркая). В природе очень редко видна радуга третьего порядка. А вот с помощью специального оборудования можно увидеть до семи небесных радуг. В условиях лаборатории можно получить до 200 радуг. Радуги бывают ещё и необычными: лунная, огненная, туманная, отражённая. Бывают двойные, перевёрнутые и круглые формы, но для них обязательна холодная погода.

Чтобы решить вторую задачу мы перечислили условия, необходимые для появления радуги: её можно увидеть, когда выглядывает солнце на фоне дождевых облаков на стороне неба, противоположной солнцу. Значит, нужно повернуться спиной к солнцу, найти тень своей головы и посмотреть под углом 42 градуса в любом направлении от воображаемой линии. Двойную радугу нужно искать на 10° выше первой. Она появляется на небе под углом, всегда большим, чем 50°.

Решая третью задачу, нами проведен опыт по созданию радуги в домашних условиях. Были сделаны выводы: получить радугу в домашних условиях возможно при имитации природных условий: солнце - фонарик; разложение солнечного света в дождевой капле – ёмкость с водой; направить свет фонарика на ту часть зеркала, которая находится под водой – получили радугу на белом листе бумаги.

Таким образом, гипотеза, что если знать условия появления радуги, можно научиться видеть радугу в природе всегда и получить её в домашних условиях подтвердилась.

Литература

1. Большая книга вопросов и ответов\ Перевод с итальянского Литвиновой О.А., Широниной Е.В.. М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007.
2. Занимательные опыты и эксперименты. М.: Айрис-пресс, 2006.
3. Лаврова Светлана. Занимательная физика. Серия «Моя первая книга». Научно-популярное издание Методическое пособие для взрослых для чтения взрослыми детям. – М. ООО «Печатная слобода», 2013.
4. Физика – юным. Сост. М.Н. Ергомышева – Алексеева. М.: Просвещение, 1969.
5. Я познаю мир: Детс. Энцикл.: Физика / Сост. А.А. Леонович. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1999.

Интернет-ресурсы:

https://nauka.club/okruzhayushchiy-mir/raduga.html 

Приложение 1

Схема преломления солнечного света

Приложение 2

Как увидеть радугу

Приложение 3

Схема для опыта дома

Приложение 4