Как получается радуга?

Исследовательская работа

на тему:

«Как получается радуга?»

                                                             Выполнил: Фомягин Евгений                                                                                                                              ученик 4 В  класса

МАОУ СОШ №118

 г.Нижний Новгород

                                                                  Руководитель: Волжанина С.Е.

                                                                                  учитель начальных

                                                                                классов МАОУ СОШ                     №118 г.Нижний Новгород

Содержание.

 Введение  _______________________________  стр.3

1. Обзор литературы  

0. Что такое радуга? ________________________   стр. 4
1. Кто раскрасил радугу? _____________________ стр. 4
2. Возникновение радуги. ____________________  стр.5
3. Кто изучал радугу? ________________________ стр. 5
4. Радуга бывает разной. _____________________  стр. 6
5. Анкетирование____________________________стр. 8

2. Практические исследования_______________стр.8
3. Результаты  ____________________________стр.9

4.  Выводы     _____________________________ стр.9

 5. Заключение___________________________   стр.9

 6. Литература____________________________  стр.10

Введение.

Какое из природных явлений может сравниться  по красоте с радугой? Возможно полярное сияние, вот только его видели совсем не много человек. А радугу,  которая появляется сразу после дождя,  видели все. Появившись на небосводе, она приковывает внимание. Она настолько красивая, что ее воспевают во многих песнях, описывают в литературе, складывают о ней легенды.

 Многие люди, также как и я с нетерпением ждут дождя, чтобы полюбоваться радугой. Какое же это разноцветное  чудо природы? Как образуется радуга? А можно ли наблюдать  эту красоту дома? Какие еще существуют радуги?

Эти вопросы заинтересовали меня и многих моих друзей. Эта тема стала мне интересна потому, что не  многие знают, как образуется радуга. Чтобы ответить на все возникшие вопросы, я решил провести исследовательскую работу.

Исследуя эту загадку природы, я могу дать точный ответ  на поставленные мною вопросы.

Цель моей работы: узнать причину появления радуги, получение радуги в домашних условиях.

   Поставленные мною задачи:

1. Узнать, кто раскрасил радугу.
2.  Поставить опыт получения радуги в домашних условиях.
3. Узнать историю изучения радуги.

Гипотеза: радугу можно получить в лабораторных условиях,  возможно ли получить ее в домашних условиях? Если возможно, то каким способом.

      Методы исследования:

1.  Анкетирование
2. Практический  опыт «Цвета радуги» для подтверждения

гипотезы.

1.Обзор литературы

1.1. Что такое радуга?

     Для того, чтобы узнать причину возникновения радуги, я начал с изучения литературы. В толковом словаре дано понятие радуги. Радуга – это разноцветная дуга на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях. 

Рис. 1. Радуга после дождя

        Я узнал, что радугу можно увидеть около водопадов, фонтанов,   разбрызгиваемых поливальной машиной. У фонтанов и водопадов случалось видеть две и более дуг. 

 Рис.2. Радуга у фонтана

 Можно самому создать завесу капель из ручного пульверизатора и, встав спиною к солнцу, увидеть радугу, созданную собственными руками. Поливая растения в саду в яркий солнечный день, в брызгах воды тоже можно увидеть маленькую радугу.

1.2. Кто раскрасил радугу?

       Откуда берется удивительный красочный свет, исходящий от дуг радуги?

Ответ на этот вопрос я получил из энциклопедии для любознательных. Нам кажется, что свет белый. Но на самом деле он состоит из нескольких цветов. Бывает, что во время дождя выглянет солнце, и тогда солнечный свет преломляется в капельках воды и «распадается» на несколько цветов. Этих цветов всегда семь, и они расположены в строгом порядке. Красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Так получается разноцветная радуга. Предмет, который может разложить луч света на его составляющие, называется «призмой». Образуемые цвета создают полоску из цветных  линий, которая называется «спектр». 

Рис.3. Спектр

 Радуга и есть большой  спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате  распада луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя  выполняют  роль призмы.

1.3. Возникновение радуги.

         Радуга всегда появляется после дождя, я думаю, что все это знают. Но тут есть еще один фокус. Радуга сверкает не после, а во время дождя, дождь просто идет уже не у нас, а неподалеку от нас. Когда ливень кончается, это значит, что ветер просто отнес эти дождевые облака дальше.

И если дождь ушел в сторону солнца, то тогда мы можем любоваться радугой. Ведь капли и расщепляют солнечный, белый свет, потому что они и есть маленькие призмы и отражают эти разноцветные лучи на небе. Думаю, все видели каплю, которая срывается с отверстия крана умывальника, поэтому все согласятся, что она похожа на призму.  Свет попадает в каплю дождя, отражается от другой стороны капли и выходит.  А дождь это миллионы таких капелек. Вот и весь секрет этого прекрасного природного явления. Дождь усеивает все небо маленькими призмами, а солнечный свет, проходя через них, расщепляется на спектр. При этом мы имеем на небе чудесную картину – радугу.

        У меня возник вопрос - а можно ли самому создать радугу?  

1.4. Кто изучал радугу?

     А пытался ли кто-нибудь в истории человечества познать природу радуги?

С мамой мы нашли ответ на этот вопрос в Интернете.

     Первая попытка объяснить радугу   была сделана в 1611 г. архиепископом   Антонио де Доминисом. Его объяснение радуги противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни.  

Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.  Но он еще не знал о  разложении белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.
   Спустя 30 лет Исаак Ньютон  объяснил, как преломляются цветные лучи в каплях дождя.  По образному выражению американского ученого А. Фразера, сделавшего ряд интересных исследований радуги уже в наше время, «Декарт повесил радугу в нужном месте на небосводе, а Ньютон расцветил ее всеми красками спектра». Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нем выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение. Причём первоначально он различал только пять цветов - красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый. Но, впоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.

Несмотря на то, что теория радуги Декарта–Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги, в том числе расположение цветов.

1.5. Радуга бывает разной.

Радуга бывает с одной, с двумя дугами. Мало кому известно, но существует и ночная радуга. Ночью, когда заканчивается дождь, радуга может возникнуть и в результате действия лучей, отражаемых луной. Несомненно, она не такая яркая, как днем, но видно ее замечательно. В зимнее время радуга возникает очень редко, но по своей красочности и живописности она отличается от всех остальных. 

Рис.4  Вид радуги с самолёта.

Обычно наблюдается простая радуга-дуга, но при определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта (Рис.4) — перевёрнутую или даже кольцевую, а в определённых местах (в основном в США) — лунную радугу.

Рис.5. Лунная радуга

Лунная радуга (также известная как ночная радуга) (Рис.5)— радуга, порождаемая Луной в большей степени, чем Солнцем. Лунная радуга сравнительно более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что Луна производит (отражает от Солнца) меньше света, чем Солнце. Лунная радуга всегда находится на противоположной от Луны стороне неба. Лучше всего Лунная радуга видна при полной Луне, или на фазе Луны, близкой к полной, так как в это время Луна бывает самой яркой. Для появления Лунной радуги, кроме тех, что вызваны водопадом, Луна должна находиться невысоко в небе (меньше чем 42 градуса и желательно ещё ниже) и небо должно быть тёмным. И конечно же должен идти дождь напротив Луны. Эта комбинация необходимых требований делает Лунные радуги намного более редкими, чем радуги, тоже появившиеся под действием дождя, но порождённые Солнцем.

 Также известны огненные радуги(рис.6) –округло-горизонтальные дуги, возникающие на фоне лёгких, высоко расположенных перистых облаков.

Рис.6. Огненная радуга

  Феномен проявляется при определённых условиях:   Солнце должно быть выше 58 градусов над горизонтом; на небе должны находиться перистые облака, плоские шестиугольные кристаллы льда в облаках должны располагаться горизонтально.

Рис.11. Зимняя радуга.

     Существует также зимняя радуга. Ее можно увидеть только при определенных условиях.  На небе должна быть полная луна, безоблачная погода и температура воздуха -30, -35 градусов.                                

1.Анкетирование

             Я с моими одноклассниками провел анкетирование.

На первый вопрос «Видел ли ты радугу?» все 24 ученика ответили: «Да».

На второй вопрос «Знаешь ли ты, когда появляется радуга?» все 24 ученика ответили: «Да».  

На третий вопрос «Знаешь ли ты, как появляется радуга?» 20 человек ответили «Да», 4 – «Нет».

На четвертый вопрос «Знаешь ли ты, в какой последовательности расположены цвета радуги?»  20 учеников ответил «Да», 4 – «Нет».

На пятый вопрос «Можно ли получить радугу в домашних условиях?» 11ответили «Да», 13 человек – «Нет».

 2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Опыт «Цвета радуги»

Чтобы убедиться в том, что белый цвет состоит из семи цветов и радугу можно получить искусственным путём, мы провели опыты

Опыт 1.

Оборудование: баночка с мыльной водой, приспособление для выдувания пузырей.

Описание: берем приспособление, окунаем в  баночку с мыльной пеной и выдуваем пузыри.  На летящих в воздухе пузырях можно увидеть радугу.

                                                            Опыт 2.

Оборудование: компьютерный диск, источник света - солнце.

Описание: В солнечный день направляем компьютерный диск под углом 25°. Если диск «поймает» луч света, то в результате преломления луча  на стене или на потолке возникнет радуга.

                                                             Опыт 3.

Оборудование: фонарик, ёмкость для воды, плоское зеркало, белый картон и вода.

Описание: Наполнили лоток водой. Поставили зеркало с наклоном как показано на рисунке. Направили свет фонарика на погружённую в воду часть зеркала. Чтобы поймать отражённые (или преломлённые) лучи, поставили картон перед зеркалом. В результате на картонке появилось отражение всех цветов радуги, мы смогли получить радугу в «домашних» условиях.

Вывод: пучок света, отражённый зеркалом на выходе из воды, преломляется. Цвета, составляющие белый цвет, имеют разные углы преломления, поэтому они падают в разные точки и становятся видимыми.

Результаты.

    Изучив литературу, я узнал, что радуга может быть одной дугой, а может быть двойная. Существует  ночная радуга (лунная) и зимняя, но она бывает очень редко и не такая красочная, как летняя. 

    Солнечный свет преломляется в капельках воды и «распадается» на несколько цветов. Эти цвета называют спектром. А капли – это маленькие призмы, которые отражают эти разноцветные лучи на небе. Так я узнал, как появляется радуга и почему она цветная.

    Из истории изучения радуги я выяснил, что многие пытались объяснить природу этого явления, но полно это явление раскрыл Исаак Ньютон более 300 лет тому назад.

    Мне удалось получить радугу в домашних условиях. Эксперимент прошел удачно, и я мог любоваться этой красотой дома.

                                                             Выводы.

      По полученным результатам, я пришел к выводам, что:

1.Причиной возникновения радуги является преломление и «распад» солнечного света в каплях воды и отражение этого света на небе.

2.Получение и наблюдение радуги в домашних условиях возможно.

Заключение

     Выполнив эту работу, я убедился, что радуга — хорошо известное оптическое явление в атмосфере; наблюдается, когда солнце освещает пелену падающего дождя и наблюдатель находится между солнцем и дождём. Радуга наблюдается не только на пелене дождя. В меньших масштабах ее можно увидеть на каплях воды у водопадов, фонтанов и в морском прибое. При этом в качестве источника света могут служить не только Солнце и Луна, но и прожектор.

    Интересно расположение цветов в радуге. Оно всегда постоянно. Красный цвет главной радуги расположен на ее верхнем крае, фиолетовый – на нижнем. Между этими крайними цветами следуют друг за другом остальные цвета в такой же последовательности, как в солнечном спектре. В принципе в радуге никогда не бывают представлены все цвета спектра. Чаще всего в ней отсутствуют или слабо выражены синий, темно-синий и насыщенный чисто красный цвета. С увеличением размеров капель дождя происходит сужение цветных полос радуги, сами же цвета становятся более насыщенными.

   При этом узнал, как благодаря Ньютону были разрушены вековые представления о происхождении цветов.  

Получение радуги экспериментальным методом (искусственная радуга) позволяет провести исследование этой радуги. Полученные результаты при исследовании  могут быть интересны  для школьников.                                                     

Литература:

1.Большая энциклопедия для любознательных/ А.А. Спектор.-Минск: Харвест,2010.

2.Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; пер с ит. Э.И. Мотылевой.- М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2011.

3. Новая энциклопедия школьника. Перевод с англ. и научное редактирование Бородина Т., Гупало Е., Дудина М., Иванова О., Кириллов А. 2008.