انشا در مورد رنگین کمان. همه چیز در مورد رنگین کمان به عنوان یک پدیده فیزیکی رنگین کمان به طور خلاصه برای کودکان چیست؟

چند بار بعد از باران رنگین کمان می بینیم؟ این منظره رنگارنگ هیچ کس را بی تفاوت نمی گذارد! اما وقتی رنگین کمانی را در اسپری آبنما و سپس به صورت مورب از روی آینه روی دیوار دیدم، فکر کردم اگر باران یا آب نباشد دلیل ظاهرش چیست؟ پس از مراجعه به معلم برای کمک، متوجه شدم که علت رنگین کمان پدیده پراکندگی است، متوجه شدم که چه کسی آن را برای اولین بار مطالعه کرده است و متوجه شدم که چیست.

رنگین کمان یکی از زیباترین پدیده های طبیعی است که به ندرت کسی را بی تفاوت می کند. روزی روزگاری مردم رنگین کمان را در نظر می گرفتند نشانه خدا. و این تعجب آور نیست، زیرا او به معنای واقعی کلمه از ناکجاآباد ظاهر می شود، و همچنین به طور مرموزی ناپدید می شود.

از رنگین کمان چه می دانیم؟

رنگ های رنگین کمان همیشه به یک ترتیب از بالا به پایین مرتب می شوند: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش (از کودکی یادآور ترتیب رنگ ها در رنگین کمان - هر شکارچی می خواهد بداند جایی که قرقاول نشسته یا چگونه ژان بلر چراغ قوه آبی را شکست؟).

روشن ترین نوار قرمز است. هر رنگ بعدی کم رنگ تر از رنگ قبلی است. به طور کلی تشخیص رنگ بنفش در برابر آسمان دشوار است.

رنگین کمان از چه اجزایی تشکیل شده است؟ اینها قطرات آب در هوا، پرتوهای خورشید و ناظری هستند که رنگین کمان را می بینند. در این مورد، یک آیین کامل باید رعایت شود: نه تنها خورشید باران را روشن می کند، بلکه باید بالای افق باشد، و ناظر باید بین باران و خورشید - با پشت به خورشید، رو به باران - بایستد. . در این لحظه او یک رنگین کمان را می بیند. چگونه این اتفاق می افتد؟

یک پرتو خورشید یک قطره باران را روشن می کند. با نفوذ به داخل قطره، پرتو کمی شکسته می شود. همانطور که می دانید، پرتوهای رنگ های مختلف به طور متفاوتی شکست می شوند، یعنی در داخل یک قطره، یک پرتو سفید به رنگ های تشکیل دهنده آن تجزیه می شود. این یک پدیده پراکندگی است. پس از عبور از قطره، نور از دیوار آن منعکس می شود، مانند یک آینه. پرتوهای رنگی منعکس شده در جهت مخالف می روند و حتی بیشتر می شکنند. کل طیف رنگین کمان قطره را از همان سمتی که پرتو خورشید از آن وارد شده است، ترک می کند.

نور خورشید از سمت ناظر به قطره نفوذ کرد. اکنون این پرتو که به یک طیف رنگی تجزیه شده است به آن باز می گردد. یک فرد رنگین کمان رنگی عظیمی را می بیند که در سراسر آسمان پخش شده است - نوری که توسط میلیاردها قطره باران شکسته و منعکس شده است.

رنگین کمان دوتایی

به ندرت می توان دو رنگین کمان را همزمان در آسمان دید. به عنوان یک قاعده، رنگین کمان دوم کمتر قابل مشاهده است، گاهی اوقات به سختی قابل توجه است. رنگ ها در چنین رنگین کمانی معکوس هستند، یعنی اول می آید رنگ بنفش. ظاهر آن با انعکاس مکرر پرتوهای نور در داخل قطره توضیح داده می شود.

ما همچنین می توانیم پدیده رنگین کمان را هنگامی که نور توسط قطرات مه یا تبخیر از سطح دریا شکسته می شود، و در شهر - در نزدیکی یک فواره، مشاهده کنیم.

تجربه

رنگین کمان را می توان با استفاده از یک قطره آب نیز مشاهده کرد.
یک قطره آب را روی یک چوب یا تیغه چمن بگذارید. با پشت به خورشید یا سایر منابع روشن نور بایستید. هنگامی که پرتوهای نور با جهت چشم زاویه ای حدود 42 درجه تشکیل می دهند - قطره، قطره شفاف ناگهان با رنگی بسیار خالص چشمک می زند!
کدام یک؟
هر کسی!
اگر قطره را با دقت در امتداد یک قوس دایره ای حرکت دهید، می توانید تمام رنگ های رنگین کمان را ببینید!

پدیده پراکندگی- تجزیه نور سفید به یک طیف (با توجه به رنگ های رنگین کمان) - توسط I. Newton کشف و مطالعه شد. این پدیده ترکیب پیچیده نور سفید را نشان می دهد. من برای اجرای نمایشی که به سر اسحاق نیوتن تقدیم شده بود به موزه علوم لندن رفتم. با فرو رفتن در جو قرن هفدهم، "بازدید" از آزمایشگاه یک دانشمند بازسازی شده (حتی اگر روی صحنه باشد)، احساس می کردم یک دانشمند طبیعی هستم.
نگاهی به موزه علوم بیندازید و با کلیک بر روی لینک های زیر درباره اکتشافات نیوتن بیشتر بدانید.

وظیفه

پاسخ : معلوم می شود که رنگین کمان تنها زمانی قابل مشاهده است که ارتفاع خورشید بالای افق از 42 درجه تجاوز نکند. در روز 22 ژوئن در ظهر خورشید بالاتر از آسمان است و هیچ راهی برای دیدن رنگین کمان وجود ندارد.

بیایید به آزمایشی نگاه کنیم که پدیده پراکندگی و ترکیب پیچیده نور سفید را توضیح می دهد.

خواص موجی نور پراکندگی.

حقیقت جالب

از روی سطح زمین، رنگین کمان معمولاً مانند بخشی از یک دایره به نظر می رسد، اما از یک هواپیما می تواند مانند یک دایره کامل به نظر برسد!

پدیده های فیزیکی نوری جالب: http://class-fizika.narod.ru/w25.htm

برای آشنایی با برخی از پدیده های نوری می توانید به لینک یکی از صفحات دایره المعارف مدرسه ما در ریاضی و فیزیک "الگوریتم موفقیت" مراجعه کنید.

نتیجه

پدیده پراکندگی نور، که علل رنگین کمان را توضیح می دهد، به من این امکان را داد که بفهمم چرا نور سفید دنیای اطراف ما را با رنگ های رنگارنگ رنگ می کند. ما برخی از اشیاء شفاف را قرمز می بینیم، برخی دیگر به رنگ های مختلف می درخشند. و همه ممنون طبیعت پیچیدهنور سفید به دلیل این واقعیت است که اجسام نور با طول موج های مختلف را به طور متفاوت منعکس، شکست و جذب می کنند. به همین دلیل است که یک تکه شیشه شفاف معمولی و یک الماس در برابر پرتوهای خورشید می درخشد و می درخشد.

بنابراین، ما ثابت کردیم که رنگین کمان را به دلیل خواص ویژه امواج نور می بینیم و مانند بسیاری از پدیده های نوری دیگر در طبیعت، توضیح جالب خود را دارد.

کار تحقیقاتی

دو نفر که کنار هم ایستاده اند رنگین کمان خود را می بینند! زیرا در هر لحظه رنگین کمانی از شکست پرتوهای خورشید در قطرات بیشتر و بیشتر تشکیل می شود. قطرات باران می بارد. جای قطره افتاده توسط دیگری گرفته می شود و موفق می شود پرتوهای رنگی خود را به رنگین کمان بفرستد و به دنبال آن قطره بعدی و غیره.

تهیه شده توسط: یولیا پولوزوا، آناستازیا استژکینا، النا کیمینا

ناظر علمی: اولگا ایوانونا زاپوروژتسوا (مدرس فیزیک)

S. Losevo 2015

محتوا

1. معرفی ……………………………………………………………………………………………….

2. رنگین کمان چیست، تاریخچه تحقیق…………………………………………………………………

3. رنگین کمان در اساطیر و دین ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. تاریخچه تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. فیزیک رنگین کمان…………………………………………………………………………………

5.1. رنگین کمان از کجا می آید؟ شرایط مشاهده……………………………………………………….

5.2. چرا رنگین کمان شکل کمان دارد………………………………………………………………

5.3. رنگ رنگین کمان و رنگین کمان ثانویه………………………………………………………………

5.4. علت رنگین کمان شکست و پراکندگی نور است………………………………………………………

5.4.1. آزمایشات نیوتن……………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.4.2 «نیوتن» در یک قطره…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.4.3. طرح تشکیل رنگین کمان……………………………………………………………………………………

6. رنگین کمان های غیرمعمول…………………………………………………………………………………

7. رنگین کمان و اصطلاحات مرتبط…………………………………………………………………………

1. معرفی

یک بار، با حضور در طبیعت، یک پدیده نسبتاً زیبا را مشاهده کردیم - یک رنگین کمان. زیبایی این پدیده به سادگی ما را مجذوب خود کرد. ما به چند نظرسنجی رسیدیم که بعداً در پروژه خود فرموله کردیم.

اهداف پروژه:

درک چگونگی تشکیل یک رنگین کمان.

چرا همیشه در یک زاویه تشکیل می شود؟

چرا رنگین کمان شکل قوسی دارد؟

رنگین کمان: اصلی و فرعی. تفاوت در چیست؟

چرا نام اسحاق نیوتن در دنیای علم با رنگین کمان گره خورده است؟

و به این ترتیب تحقیقات ما آغاز شد.

2. رنگین کمان چیست

رنگین کمان اصلا یک جسم نیست، بلکه یک پدیده نوری است. این پدیده به دلیل شکست پرتوهای نور در قطرات آب رخ می دهد و همه اینها منحصراً در هنگام باران اتفاق می افتد. یعنی رنگین کمان اصلا یک شی نیست، بلکه فقط یک بازی نور است. اما چه بازی زیبایی باید بگویم!

در واقع، قوس آشنا برای چشم انسان تنها بخشی از یک دایره چند رنگ است. این به طور کامل است یک پدیده طبیعیفقط از یک هواپیما و حتی پس از آن فقط با درجه کافی مشاهده قابل مشاهده است

اولین مطالعات شکل رنگین کمان توسط فیلسوف و ریاضیدان فرانسوی رنه دکارت در قرن هفدهم انجام شد. برای انجام این کار، دانشمند از یک توپ شیشه ای پر از آب استفاده کرد، که این امکان را برای تصور اینکه چگونه یک پرتو خورشید در یک قطره باران منعکس می شود، شکسته می شود و در نتیجه قابل مشاهده می شود.

به یاد داشته باشید توالی رنگ در رنگین کمان (یا طیف) خاص وجود دارد ساده عبارات - اولین حروف در آنها با حروف اول نام رنگ ها مطابقت دارد:

به akدر باره یک بارو و به -ز فانوسجی قلعبا شکستاف اونار

به هردر باره شکارچیو می خواهدز natجی deبا می روداف اذان

آنها را به خاطر بسپارید - و می توانید به راحتی در هر زمان رنگین کمان بکشید!

اولین کسی که ماهیت رنگین کمان را توضیح دادارسطو . او تعیین کرد که "رنگین کمان یک پدیده نوری است، نه یک جسم مادی."

توضیح ابتدایی پدیده رنگین کمان در سال 1611 توسط A. de Dominie در اثر خود "De Radiis Visus et Lucis" ارائه شد، سپس توسط دکارت ("Les météores"، 1637) توسعه یافت و توسط نیوتن در "خود" به طور کامل توسعه یافت. اپتیک» (1750).

رنگین کمان از یک قطره ضعیف است و در طبیعت نمی توان آن را جداگانه دید، زیرا قطرات زیادی در پرده باران وجود دارد. رنگین کمانی که در آسمان می بینیم از هزاران قطره تشکیل شده است. هر قطره یک سری قیف رنگی تو در تو (یا مخروط) ایجاد می کند. اما از یک قطره انفرادی فقط یک پرتو رنگی به رنگین کمان برخورد می کند. چشم ناظر نقطه مشترکی است که در آن پرتوهای رنگی از قطرات زیاد تلاقی می کنند. به عنوان مثال، تمام پرتوهای قرمز رنگ که از قطره های مختلف خارج می شوند، اما در یک زاویه و وارد چشم ناظر می شوند، یک کمان قرمز رنگین کمان را تشکیل می دهند. تمام پرتوهای نارنجی و رنگی دیگر نیز کمان تشکیل می دهند. به همین دلیل رنگین کمان گرد است.

3. رنگین کمان در اساطیر و دین

مردم مدتهاست در مورد ماهیت این تعجب کرده اند زیباترین پدیدهطبیعت بشریت رنگین کمان را با باورها و افسانه های بسیاری مرتبط کرده است. که در اساطیر یونان باستانبه عنوان مثال، رنگین کمان جاده ای است بین آسمان و زمین که پیام آور بین دنیای خدایان و جهان مردم، آیریس، در آن راه می رفت. در چین اعتقاد بر این بود که رنگین کمان یک اژدهای بهشتی است، اتحاد بهشت ​​و زمین. که در اسطوره های اسلاوو در افسانه ها، رنگین کمان را یک پل آسمانی جادویی می دانستند که از آسمان به زمین کشیده شده بود، جاده ای که در آن فرشتگان از آسمان برای جمع آوری آب از رودخانه ها فرود می آیند. این آب را در ابرها می ریزند و از آنجا به صورت باران حیات بخش می بارد.

افراد خرافاتی معتقد بودند که رنگین کمان نشانه بدی است. آنها معتقد بودند که ارواح مردگان در امتداد رنگین کمان به دنیای دیگر می روند و اگر رنگین کمان ظاهر می شود به معنای مرگ قریب الوقوع کسی است.

البته از زمان های قدیم مردم سعی در توضیح رنگین کمان داشته اند. به عنوان مثال، در آفریقا، آنها معتقد بودند که رنگین کمان یک مار بزرگ است که به طور دوره ای از فراموشی می خزد تا اعمال تاریک خود را انجام دهد. با این حال، توضیحات قابل درک در مورد این معجزه نوری تنها در اواخر قرن هفدهم می تواند ارائه شود. سپس رنه دکارت معروف کم کم زندگی کرد. این او بود که برای اولین بار توانست انکسار پرتوها را در یک قطره آب شبیه سازی کند. دکارت در مطالعات خود از یک توپ شیشه ای پر از آب استفاده کرد. با این حال، او نتوانست راز رنگین کمان را به طور کامل توضیح دهد. اما نیوتن که این توپ را با یک منشور جایگزین کرد، موفق شد یک پرتو نور را به یک طیف تجزیه کند.

خلاصه:

رنگین کمان پلی است که (دنیای مردم) و (دنیای خدایان) را به هم متصل می کند.

در هند باستان - کمان، خدای رعد و برق و رعد و برق.

ب راه، پیام آور بین جهان خدایان و مردم است.

طبق افسانه ها رنگین کمان مانند مار از دریاچه ها، رودخانه ها و دریاها آب می نوشد و سپس باران می بارد.

گلدانی از طلا را در محلی که رنگین کمان با زمین برخورد کرده است پنهان می کند.

طبق افسانه ها، اگر از رنگین کمان عبور کنید، می توانید جنسیت خود را تغییر دهید.

رنگین کمان بعدها به عنوان نماد بخشش برای بشریت ظاهر شد و نماد اتحاد (در زبان عبری-بریتانی) خدا و بشریت (در شخص نوح) است که دیگر هرگز سیل رخ نخواهد داد (فصل بریشیت)

4. تاریخچه تحقیقات رنگین کمان

منجم ایرانی (1236-1311) و احتمالاً شاگرد او (1260-1320)، ظاهراً اولین کسی بود که توضیح نسبتاً دقیقی از این پدیده ارائه کرد.

تصویر فیزیکی کلی رنگین کمان در کتاب "De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride" توضیح داده شده است. بر اساس مشاهدات تجربی، او به این نتیجه رسید که رنگین کمان در نتیجه انعکاس از سطح داخلی یک قطره باران و شکست مضاعف - در ورودی قطره و در خروجی از آن ایجاد می شود.

او توضیح کامل تری از رنگین کمان در سال در اثرش «متئورا» در فصل «درباره رنگین کمان» ارائه کرد.

اگرچه طیف چند رنگی رنگین کمان پیوسته است، اما 7 رنگ در آن وجود دارد. اعتقاد بر این است که ابتدا عدد 7 انتخاب شده است که برای آن عدد معنای خاصی (به دلایل یا دلایل) داشته است. علاوه بر این، او در ابتدا تنها پنج رنگ را متمایز کرد - قرمز، زرد، سبز، آبی و بنفش، که در مورد آنها در "اپتیک" نوشت. آهنگ های مقیاس موسیقی، نیوتن به پنج لیست اضافه شد دو رنگ دیگر در این طیف وجود دارد.

5. فیزیک رنگین کمان

5.1. رنگین کمان از کجا می آید؟ شرایط مشاهده

رنگین کمان فقط قبل یا بعد از باران دیده می شود. و تنها در صورتی که همزمان با باران، خورشید ابرها را بشکند، آنگاه که خورشید حجاب باران باریدنی را روشن کند و ناظر بین خورشید و باران باشد. چه اتفاقی می افتد؟ پرتوهای خورشید از میان قطرات باران می گذرد. و هر قطره مانند یک منشور عمل می کند. یعنی نور سفید خورشید را به اجزای آن تجزیه می کند - پرتوهای قرمز، نارنجی، زرد، سبز، عمیق، آبی و بنفش. علاوه بر این، قطرات نور رنگ های مختلف را به روش های مختلف منحرف می کنند، در نتیجه نور سفید به یک نوار چند رنگ تجزیه می شود که به آن می گویند.طیف .

فقط زمانی می توانید رنگین کمان را ببینید که بین خورشید (باید پشت سر شما باشد) و باران (باید در مقابل شما باشد) باشید. وگرنه رنگین کمان را نخواهی دید!

گاهی اوقات، بسیار به ندرت، رنگین کمان در شرایط یکسان مشاهده می شود که ابر بارانی توسط ماه روشن می شود. همین پدیده رنگین کمان گاهی اوقات هنگامی که خورشید گرد و غبار آب شناور در هوا در نزدیکی چشمه یا آبشار را روشن می کند، مشاهده می شود. هنگامی که خورشید با ابرهای روشن پوشیده می شود، اولین رنگین کمان گاهی کاملاً بی رنگ به نظر می رسد و به شکل یک کمان سفید رنگ، روشن تر از پس زمینه آسمان ظاهر می شود. چنین رنگین کمانی سفید نامیده می شود.

مشاهدات پدیده رنگین کمان نشان داده است که کمان‌های آن نمایانگر بخش‌های منظم دایره‌هایی هستند که مرکز آن همیشه روی خطی قرار دارد که از سر ناظر و خورشید می‌گذرد. از آنجایی که به این ترتیب مرکز رنگین کمان با خورشید بلند ایستاده در زیر افق قرار دارد، ناظر تنها بخش کوچکی از کمان را می بیند. هنگام غروب و طلوع خورشید، زمانی که خورشید در افق قرار دارد، رنگین کمان به صورت نیمه کمانی از دایره ظاهر می شود. از بالای کوه های بسیار بلند، از بالون هوای گرمشما همچنین می توانید یک رنگین کمان را به شکل بیشتر قوس دایره ببینید، زیرا در این شرایط مرکز رنگین کمان بالای افق مرئی قرار دارد.

نتیجه گیری: رنگین کمان تنها زمانی ظاهر می شود که شرایط مناسب برای آن ایجاد شود. آفتاب باید به پشت شما بتابد و قطرات باران باید جایی جلوتر بریزند. (از آنجایی که برای تشکیل یک رنگین کمان به نور درخشان خورشید نیاز است، این بدان معنی است که باران قبلاً حرکت کرده یا کاملاً از آنجا گذشته است و شما با آن روبرو هستید.)

5.2. چرا رنگین کمان شکل قوسی دارد؟

چرا رنگین کمان نیم دایره است؟ مردم برای مدت طولانی این سوال را می پرسند. در برخی از افسانه های آفریقایی، رنگین کمان مار است که زمین را در حلقه ای می پوشاند. اما اکنون می دانیم که رنگین کمان یک پدیده نوری است - نتیجه شکست پرتوهای نور در قطرات آب در هنگام باران. اما چرا رنگین کمان را به شکل کمان می بینیم و مثلاً به شکل یک نوار رنگی عمودی نمی بینیم؟

در اینجا قانون شکست نوری به اجرا در می آید که در آن یک پرتو با عبور از یک قطره باران که در موقعیت خاصی در فضا قرار دارد، تحت انکسار 42 برابری قرار می گیرد و دقیقاً به شکل دایره برای چشم انسان قابل مشاهده می شود. این دقیقاً همان بخشی از این دایره است که شما به مشاهده آن عادت دارید.

شکل رنگین کمان با شکل قطرات آبی که نور خورشید در آن شکسته می شود تعیین می شود. و قطرات آب کم و بیش کروی (گرد) هستند. با عبور از قطره و شکسته شدن در آن، پرتوی از نور سفید خورشید به مجموعه ای از قیف های رنگی تبدیل می شود که یکی در دیگری رو به روی ناظر قرار می گیرد. قیف بیرونی قرمز است، نارنجی، زرد در آن قرار می گیرد، سپس سبز و غیره که با بنفش داخلی ختم می شود. بنابراین، هر قطره یک رنگین کمان کامل را تشکیل می دهد.

البته رنگین کمان از یک قطره ضعیف است و در طبیعت نمی توان آن را جداگانه دید، زیرا قطرات زیادی در پرده باران وجود دارد. رنگین کمانی که در آسمان می بینیم از هزاران قطره تشکیل شده است. هر قطره یک سری قیف رنگی تو در تو (یا مخروط) ایجاد می کند. اما از یک قطره انفرادی فقط یک پرتو رنگی به رنگین کمان برخورد می کند. چشم ناظر نقطه مشترکی است که در آن پرتوهای رنگی از قطرات زیاد تلاقی می کنند. به عنوان مثال، تمام پرتوهای قرمز رنگ که از قطره های مختلف خارج می شوند، اما در یک زاویه و وارد چشم ناظر می شوند، یک کمان قرمز رنگین کمان را تشکیل می دهند. تمام پرتوهای نارنجی و رنگی دیگر نیز کمان تشکیل می دهند. به همین دلیل رنگین کمان گرد است.

رنگین کمان یک طیف منحنی عظیم است. برای یک ناظر روی زمین، رنگین کمان معمولاً شبیه یک قوس است - بخشی از یک دایره، و هر چه ناظر بالاتر باشد، رنگین کمان پرتر است. از کوه یا هواپیما می توانید دایره کامل را ببینید!

جالب است بدانید که دو نفر که در کنار هم ایستاده اند و رنگین کمان را مشاهده می کنند، هرکدام آن را متفاوت می بینند! همه اینها به این دلیل است که در هر لحظه از مشاهده، یک رنگین کمان به طور مداوم در قطرات جدید آب تشکیل می شود. یعنی یک قطره می افتد و قطره دیگری به جای آن ظاهر می شود. همچنین نوع و رنگ رنگین کمان به اندازه قطرات آب بستگی دارد. هرچه قطرات باران بزرگتر باشد، رنگین کمان روشن تر خواهد بود. اشباع ترین رنگ در رنگین کمان قرمز است. اگر قطرات کوچک باشند، رنگین کمان عریض تر خواهد بود و رنگ نارنجی در لبه آن مشخص می شود. باید گفت که ما طولانی ترین موج نور را قرمز و کوتاه ترین موج را بنفش می بینیم. این نه تنها در مورد مشاهده یک رنگین کمان، بلکه به طور کلی در مورد همه چیز صدق می کند. یعنی اکنون می توانید به صورت هوشمندانه در مورد وضعیت، اندازه و رنگ رنگین کمان و همچنین سایر اشیاء قابل مشاهده با چشم انسان اظهار نظر کنید.

دو نفر که کنار هم ایستاده اند رنگین کمان خود را می بینند! زیرا در هر لحظه رنگین کمانی از شکست پرتوهای خورشید در قطرات بیشتر و بیشتر تشکیل می شود. قطرات باران می بارد. جای قطره افتاده توسط دیگری گرفته می شود و موفق می شود پرتوهای رنگی خود را به رنگین کمان بفرستد و به دنبال آن قطره بعدی و غیره.

ظاهر رنگین کمان به شکل قطره ها نیز بستگی دارد. هنگام سقوط در هوا، قطرات بزرگ صاف می شوند و کروی خود را از دست می دهند. هرچه صاف شدن قطره ها قوی تر باشد، شعاع رنگین کمان کوچکتر تشکیل می شود.

گروهی از پدیده های نوری به نام هاله وجود دارد. آنها در اثر شکست پرتوهای نور توسط کریستال های یخ کوچک در داخل ایجاد می شوند ابرهای سیروسو مه ها اغلب هاله ها در اطراف خورشید یا ماه تشکیل می شوند. در اینجا نمونه ای از چنین پدیده ای وجود دارد - رنگین کمان کروی در اطراف خورشید:

در واقع رنگین کمان یک نیم دایره نیست، بلکه یک دایره است. ما آن را به طور کامل نمی بینیم، زیرا مرکز دایره رنگین کمان روی همان خط مستقیم چشمان ما قرار دارد. به عنوان مثال، از یک هواپیما می توانید یک رنگین کمان کامل و گرد را ببینید، اگرچه این اتفاق به ندرت رخ می دهد، زیرا در هواپیما معمولاً به همسایگان زیبای خود نگاه می کنند یا در حین بازی AngryBirds همبرگر می خورند. پس چرا رنگین کمان شبیه یک نیم دایره است؟ این به این دلیل است که قطرات باران که رنگین کمان را تشکیل می دهند، توده های آب با سطح گرد هستند. نوری که از همین قطره بیرون می آید، سطح آن را منعکس می کند. این تمام راز است.

نتیجه گیری: ظاهر رنگین کمان به شکل قطره ها نیز بستگی دارد. هنگام سقوط در هوا، قطرات بزرگ صاف می شوند و کروی خود را از دست می دهند. هرچه صاف شدن قطره ها قوی تر باشد، شعاع رنگین کمان کوچکتر است.قوس رنگین کمان فقط بخشی از دایره نور است که در مرکز بخش مشاهده آن ناظر قرار دارد، یعنی شما . و هر چه بالاتر بایستید، رنگین کمان پرتر خواهد بود

ظاهر رنگین کمان - عرض کمان ها، وجود، مکان و روشنایی تن رنگ های فردی، موقعیت کمان های اضافی - بسیار به اندازه قطرات باران بستگی دارد. هرچه قطرات باران بزرگتر باشد، رنگین کمان باریکتر و روشن تر می شود. قطرات بزرگ با وجود رنگ قرمز غنی در رنگین کمان اصلی مشخص می شود. تعداد زیادی کمان اضافی نیز دارای رنگ های روشن هستند و مستقیماً بدون شکاف در مجاورت رنگین کمان های اصلی قرار دارند. هرچه قطرات کوچکتر باشند، رنگین کمان با لبه نارنجی یا زرد، پهن تر و کم نورتر می شود. کمان های اضافی از یکدیگر و از رنگین کمان های اصلی دورتر هستند. بنابراین، با ظاهر رنگین کمان می توان تقریباً اندازه قطرات باران را که این رنگین کمان را تشکیل داده اند تخمین زد.

5.3 رنگ آمیزی رنگین کمان و رنگین کمان ثانویه

رنگ حلقه رنگین کمان با شکست نور خورشید در قطرات کروی باران، انعکاس آنها از سطح قطرات، و همچنین پراش (از لاتین diffractus - شکسته) و تداخل (از لاتین بین - متقابل و ferio - تعیین می شود. ضربه) پرتوهای منعکس شده با طول موج های مختلف.

گاهی اوقات می توانید رنگین کمان دیگری را در اطراف رنگین کمان اول ببینید. این یک رنگین کمان ثانویه است که در آن نور دو بار در قطره منعکس می شود. در یک رنگین کمان ثانویه، ترتیب رنگ ها "معکوس" است - بنفش در خارج و قرمز در داخل است:

قوس داخلی که اغلب قابل مشاهده است در لبه بیرونی قرمز و در لبه داخلی بنفش است. بین آنها، به ترتیب معمول طیف خورشیدی، رنگ ها (قرمز)، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش قرار دارند. قوس دوم که کمتر مشاهده می‌شود بالای قوس اول قرار دارد، معمولاً رنگ‌های ضعیف‌تری دارد و ترتیب رنگ‌ها در آن برعکس است. قسمتی از آسمان در داخل قوس اول معمولاً بسیار روشن به نظر می رسد، قسمتی از آسمان بالای قوس دوم کمتر روشن به نظر می رسد و فضای حلقوی بین قوس ها تاریک به نظر می رسد. گاهی اوقات، علاوه بر این دو عنصر اصلی رنگین کمان، کمان های اضافی نیز مشاهده می شود که نشان دهنده نوارهای تار رنگی ضعیفی است که با قسمت بالایی لبه داخلی رنگین کمان اول و کمتر اوقات، قسمت بالایی لبه بیرونی رنگین کمان دوم را نشان می دهد. رنگين كمان

گاهی اوقات می توانید رنگین کمان دیگری را در اطراف رنگین کمان اول ببینید. این یک رنگین کمان ثانویه است که در آن نور دو بار در قطره منعکس می شود. در رنگین کمان ثانویه، ترتیب رنگ ها "معکوس" است - بیرون , و داخل قرمز است. شعاع زاویه ای رنگین کمان ثانویه 50-53 درجه است. آسمان بین دو رنگین کمان معمولاً رنگ تیره تری دارد.

در کوه ها و جاهای دیگر که هوا بسیار تمیز است، می توانید رنگین کمان سوم (شعاع زاویه ای حدود 60 درجه) را مشاهده کنید.

تاری و تاری رنگ های رنگین کمان با این واقعیت توضیح داده می شود که منبع روشنایی یک نقطه نیست، بلکه یک سطح کامل است - خورشید، و رنگین کمان های تیزتر منفرد تشکیل شده توسط نقاط منفرد خورشید بر روی یکدیگر قرار می گیرند. . اگر خورشید از میان پرده ای از ابرهای نازک بتابد، آنگاه منبع نورانی ابری است که خورشید را به مدت 2-3 درجه احاطه کرده است و نوارهای رنگی جداگانه آنقدر روی یکدیگر همپوشانی دارند که چشم دیگر رنگ ها را تشخیص نمی دهد، بلکه فقط یک نور بی رنگ را می بیند. قوس -سفید رنگين كمان.

از آنجایی که قطرات باران با نزدیک شدن به زمین، اندازه آنها افزایش می یابد، رنگین کمان های اضافی تنها زمانی می توانند به وضوح قابل مشاهده باشند که نور در لایه های بالای پوشش باران منعکس شده و منعکس شود، یعنی در ارتفاع کم از خورشید و فقط در قسمت های بالاییرنگین کمان اول و دوم یک نظریه کامل در مورد رنگین کمان سفید توسط پورتنر در سال 1897 ارائه شد. این سوال اغلب مطرح شده است که آیا ناظران مختلف رنگین کمان یکسانی را می بینند و آیا رنگین کمانی که در آینه ساکت یک مخزن بزرگ آب دیده می شود بازتاب مستقیم یک مخزن آب است. رنگین کمان مشاهده شده

نتیجه‌گیری: رنگین کمان زمانی اتفاق می‌افتد که خورشید قطرات آب را به آرامی به درون می‌ریزد. این قطرات متفاوت هستند، در نتیجه نور به تجزیه می شود. به نظر ما می رسد که یک درخشش چند رنگ از فضا در امتداد خطوط متحدالمرکز () ساطع می شود. در این حالت منبع نور روشن همیشه پشت ناظر است. بعداً اندازه گیری شد که 30 دقیقه 137 و 139 درجه 20 دقیقه انحراف دارد.

5.4. علت رنگین کمان شکست و پراکندگی نور است

خیلی ساده: به عبارت ساده، ظاهر یک رنگین کمان را می توان به فرمول زیر استنباط کرد: نوری که از قطرات باران می گذرد شکسته می شود. و چون آب چگالی بالاتری نسبت به هوا دارد شکسته می شود. رنگ سفید همانطور که می دانید از هفت رنگ اصلی تشکیل شده است. کاملا واضح است که همه رنگ ها دارای طول موج های متفاوتی هستند. و این همان جایی است که کل راز نهفته است. وقتی پرتوی از نور خورشید از قطره ای آب می گذرد، هر موج را به طور متفاوتی می شکند.

و اکنون جزئیات بیشتر

5.4.1. آزمایشات نیوتن

نیوتن، هنگام بهبود ابزارهای نوری، متوجه شد که تصویر رنگین کمان رنگی در اطراف لبه ها است. او به این پدیده علاقه مند بود. او شروع به بررسی جزئیات بیشتر کرد. نور سفید معمولی از منشور عبور می کرد و روی صفحه طیفی شبیه به رنگ های رنگین کمان مشاهده می شد. در ابتدا نیوتن فکر کرد که این منشور است که رنگ سفید را تولید می کند. در نتیجه آزمایش‌های متعدد، می‌توان فهمید که منشور رنگ نمی‌کند، بلکه رنگ سفید را به یک طیف جدا می‌کند.

نتیجه گیری: پرتوهایی با رنگ های مختلف در زوایای مختلف از منشور خارج می شوند.

5.4.2 "نیوتن" در قطره

هنگام عبور از قطرات باران، نور منکسر می شود (به پهلو خم می شود) زیرا چگالی آب بیشتر از هوا است. مشخص است که رنگ سفید از هفت رنگ اصلی تشکیل شده است - قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش. این رنگ ها دارای طول موج های متفاوتی هستند و قطره هر موج را با عبور پرتوی از نور خورشید به درجات متفاوتی شکست می دهد. بنابراین، امواج با طول های مختلف و بنابراین رنگ ها در جهت های کمی متفاوت از قطره بیرون می آیند. آنچه در ابتدا یک پرتو منفرد از پرتوها بود اکنون به رنگ های طبیعی خود پراکنده شده است و هر کدام مسیر خود را طی می کنند.

پرتوهای رنگی که به دیواره داخلی قطره برخورد می کنند و حتی بیشتر خم می شوند، حتی می توانند از همان سمتی که وارد شده اند خارج شوند. و در نتیجه، می بینید که چگونه رنگین کمان رنگ های خود را در آسمان به صورت کمانی پراکنده می کند.

هر قطره همه رنگ ها را منعکس می کند. اما از موقعیت ثابت خود بر روی زمین، شما فقط رنگ های خاصی را از قطرات خاصی درک می کنید. قطرات منعکس کننده قرمز و رنگ های نارنجی، بنابراین آنها از همان قطره های بالا به چشم شما می رسند. آبی و بنفش کمتر منعکس می شوند، بنابراین آنها را از قطره هایی که کمی پایین تر قرار دارند می بینید. زرد و سبز منعکس کننده قطره هایی هستند که در وسط قرار دارند. همه رنگ ها را کنار هم قرار دهید و رنگین کمان به دست می آید.

5.4.3. طرح تشکیل رنگین کمان

1) کروی،

2) داخلی

3) رنگین کمان اولیه،

4) ,

5) رنگین کمان ثانویه،

6) پرتو نور ورودی،

7) سیر پرتوها در طول تشکیل رنگین کمان اولیه،

8) سیر پرتوها در طول تشکیل یک رنگین کمان ثانویه،

9) ناظر، 10-12) منطقه تشکیل رنگین کمان.

اغلب مشاهده می شودرنگین کمان اولیه ، که در آن نور تحت یک بازتاب داخلی قرار می گیرد. مسیر پرتوها در شکل بالا سمت راست نشان داده شده است. در رنگین کمان اولیه در خارج از قوس قرار دارد، زاویه زاویه آن 40-42 درجه است.

توضیح از نقطه نظر فیزیک

مشاهدات رنگین کمان نشان داده است که زاویه ای که توسط دو خط به صورت ذهنی از چشم ناظر به مرکز قوس رنگین کمان و به محیط آن یا شعاع زاویه ای رنگین کمان کشیده شده است تقریباً یک مقدار ثابت و برابر با حدود 41 درجه است. برای رنگین کمان اول و 52 درجه برای رنگین کمان دوم. توضیح ابتدایی پدیده رنگین کمان در سال 1611 توسط A. de Dominie در اثر خود "De Radiis Visus et Lucis" ارائه شد، سپس توسط دکارت ("Les météores"، 1637) توسعه یافت و توسط نیوتن در "خود" به طور کامل توسعه یافت. اپتیک» (1750). با توجه به این توضیح، پدیده رنگین کمان به دلیل انکسار و انعکاس کلی درونی (نگاه کنید به دیوپتریک) پرتوهای خورشید در قطرات باران رخ می دهد. اگر یک پرتو SA بر روی یک قطره کروی مایع بیفتد، آنگاه (شکل 1) که در جهت AB دچار انکسار شده است، می‌تواند از سطح پشتی قطره در جهت BC منعکس شود و از آن خارج شود، دوباره در مسیر شکسته شود. سی دی جهت.

پرتو، در غیر این صورت بر روی قطره می افتد، با این حال، در نقطه C (شکل 2) برای بار دوم در امتداد CD منعکس شده و خارج می شود، در جهت DE شکسته می شود.

اگر نه یک پرتو بر روی یک قطره، بلکه یک دسته کامل از پرتوهای موازی بیفتد، همانطور که در اپتیک ثابت شده است، تمام پرتوهایی که تحت یک بازتاب داخلی در یک قطره آب قرار گرفته اند از قطره به شکل یک قطره خارج می شوند. مخروط پرتوهای واگرا (شکل 3) که محور آن در امتداد جهت پرتوهای فرودی قرار دارد. در حقیقت، پرتو پرتوهایی که از قطره بیرون می‌آیند مخروط منظمی را نشان نمی‌دهند و حتی تمام پرتوهای تشکیل‌دهنده آن نیز چنین نیستند. در یک نقطه تلاقی می کنند، فقط برای سادگی در نقشه های زیر، این تیرها به صورت مخروط های منظم با راس آنها در مرکز قطره در نظر گرفته شده است.

زاویه باز شدن مخروط به ضریب شکست (به دیوپتریک) مایع بستگی دارد، و از آنجایی که ضریب شکست برای پرتوهای رنگ های مختلف (طول موج های مختلف) که یک پرتو سفید خورشیدی را تشکیل می دهند یکسان نیست، پس زاویه دهانه مخروط برای پرتوهای با رنگ های مختلف متفاوت خواهد بود، یعنی برای پرتوهای بنفش کمتر از قرمز. در نتیجه، مخروط با یک لبه رنگین کمان رنگی، از بیرون قرمز، در داخل بنفش، و اگر قطره آب باشد، نیمی از سوراخ گوشه مخروط محدود می شود.SOR برای قرمز حدود 42 درجه خواهد بود، برای بنفش (SOV ) 40.5 درجه. مطالعه توزیع نور در داخل مخروط نشان می دهد که تقریباً تمام نور در این مرز رنگی مخروط متمرکز شده و در قسمت های مرکزی آن بسیار ضعیف است. بنابراین، ما فقط می توانیم پوسته رنگی روشن مخروط را در نظر بگیریم، زیرا تمام پرتوهای داخلی آن بسیار ضعیف هستند که با دید قابل درک نیستند.

مطالعه مشابهی بر روی پرتوهایی که دو بار در یک قطره آب منعکس می‌شوند، به ما نشان می‌دهد که آنها با همان عنبیه مخروطی بیرون می‌آیند.V"R" (شکل 3)، اما قرمز از لبه داخلی، بنفش از بیرون، و برای قطره آب، نیمی از سوراخ زاویه ای مخروط دوم برابر با 50 درجه برای قرمز خواهد بود.SOR" ) و 54 درجه برای لبه بنفش (SOV ) .

حال تصور کنیم که ناظری که چشمش در نقطه استدر باره (شکل 4)، به یک ردیف از قطرات عمودی باران نگاه می کندالف، ب , ج، د، ای... ، توسط موازی روشن می شود اشعه های خورشید، راه رفتن در جهتSA، SB، SC و غیره.؛ بگذارید همه این قطرات در صفحه ای قرار گیرند که از چشم ناظر و خورشید عبور می کند. طبق قطره قبلی، هر یک از این قطره ها، دو پوسته نوری مخروطی از خود ساطع می کند که محور مشترک آنها تابش اشعه خورشید به قطره خواهد بود.

بگذارید قطره شودکه در به گونه ای واقع شده است که یکی از پرتوهای تشکیل دهنده پوسته داخلی اولین مخروط (داخلی) در صورت ادامه از چشم ناظر عبور می کند. سپس ناظر وارد خواهد شدکه در نقطه بنفش تا حدودی بالاتر از یک قطرهکه در یک قطره C به گونه ای قرار می گیرد که پرتوی از سطح بیرونی پوسته مخروط اول وارد چشم می شود و به آن احساس یک نقطه قرمز را می دهد.با ; در بین می ریزدکه در وبا، احساس نقاط آبی، سبز، زرد و نارنجی را در چشم ایجاد می کند. در مجموع، چشم در این صفحه یک خط رنگین کمان عمودی با انتهای بنفش در پایین و انتهای قرمز در بالا مشاهده خواهد کرد. اگر عبور کنیمدر باره و خط خورشیدبنابراین، سپس زاویه تشکیل شده توسط آن با خطOB برابر با نیمه سوراخ اولین مخروط برای پرتوهای بنفش، یعنی 40.5 درجه و زاویه خواهد بود.CBS برابر با نیمه سوراخ اولین مخروط برای پرتوهای قرمز، یعنی 42 درجه خواهد بود. اگر گوشه را بپیچیدKOV دور و برخوب، کهOB یک سطح مخروطی شکل را توصیف می کند و هر قطره ای که روی دایره تقاطع این سطح با پوشش باران قرار می گیرد، تصور یک نقطه ارغوانی روشن را ایجاد می کند و همه نقاط با هم یک قوس دایره ای ارغوانی به وجود می آورند که مرکز آن دربه ; به همین ترتیب، قوس‌های قرمز و میانی تشکیل می‌شوند و در کل چشم یک قوس رنگین کمانی روشن، درون بنفش، بیرون قرمز را دریافت می‌کند -اولین رنگین کمان

با اعمال همان استدلال برای دومین پوسته مخروطی نور بیرونی که توسط قطره ها ساطع شده و توسط پرتوهای خورشیدی که دو بار در یک قطره منعکس می شوند، تشکیل شده است، ما یک پوسته گسترده تر به دست می آوریم.دومین متحدالمرکزرنگين كمان با زاویهCFU، برابر برای لبه قرمز داخلی - 50 درجه و برای لبه بنفش بیرونی - 54 درجه. به دلیل انعکاس مضاعف نور در قطره هایی که این رنگین کمان دوم را تولید می کنند، روشنایی آن به طور قابل توجهی کمتر از رنگین کمان اول خواهد بود. قطراتد، دراز کشیدن بینبا وE، نور را به هیچ وجه به چشم ساطع نکنید و بنابراین فضای بین دو رنگین کمان تاریک به نظر می رسد. از قطره های خوابیده در زیرکه در و بالاترE، پرتوهای سفیدی که از قسمت های مرکزی مخروط ها ساطع می شوند و بنابراین بسیار ضعیف وارد چشم می شوند. این توضیح می دهد که چرا فضای زیر اولین و بالای رنگین کمان دوم برای ما کم نور به نظر می رسد.

نتیجه:نظریه ابتدایی رنگین کمان به وضوح نشان می دهد که ناظران مختلف رنگین کمان هایی را می بینند که توسط قطرات باران مختلف تشکیل شده اند. رنگین کمان های مختلفو اینکه انعکاس ظاهری یک رنگین کمان رنگین کمانی است که توسط ناظری که در زیر سطح بازتابنده قرار می‌گیرد در همان فاصله‌ای از پایین که بالای آن قرار دارد دیده می‌شود. مشاهده شده در موارد نادر، به ویژه در دریا، رنگین کمان های غیرعادی متقاطع با انعکاس نور از سطح آب در پشت ناظر و بنابراین، ظهور دو منبع نور (خورشید و انعکاس آن) توضیح داده می شود که هر کدام رنگین کمان خود را می دهند.- درک نمی کند). به همین دلیل است که رنگین کمان قمری سفید به نظر می رسد. اما هر چه نور روشن تر باشد، رنگین کمان "رنگارنگ" تر خواهد بود، زیرا در انسان، نور روشن درک گیرنده های رنگ را روشن می کند -.

مرکز دایره ای که یک رنگین کمان توصیف می کند همیشه روی یک خط مستقیم که از (ماه) می گذرد و چشم ناظر قرار دارد، یعنی دیدن همزمان خورشید و رنگین کمان بدون استفاده از آینه غیرممکن است. برای یک ناظر روی زمین، معمولاً مانند بخشی از یک دایره به نظر می رسد؛ هر چه نقطه دید بالاتر باشد، رنگین کمان پرتر است - از کوه یا هواپیما می توانید کل را ببینید. .

معمولاً یک قوس رنگین کمان ساده مشاهده می شود ، اما تحت شرایط خاصی می توانید یک رنگین کمان دوتایی و از هواپیما - یک رنگین کمان معکوس یا حتی حلقه ای را مشاهده کنید.

زنگ رنگین کمان 10 ژوئیه 2005

رنگین کمان در جنگل رنگین کمان از هواپیما

رنگین کمان در ابرها رنگین کمان بر فراز دریا

ما عادت کرده ایم که رنگین کمان را به صورت کمان ببینیم. در واقع این قوس تنها بخشی از یک دایره چند رنگ است. این پدیده طبیعی را فقط در ارتفاعات بالا می توان مشاهده کرد، مثلاً از هواپیما.

گروهی از پدیده های نوری به نام هاله وجود دارد. آنها در اثر شکست پرتوهای نور توسط کریستال های یخ کوچک در ابرهای سیروس و مه ایجاد می شوند. اغلب هاله ها در اطراف خورشید یا ماه تشکیل می شوند. در اینجا نمونه ای از چنین پدیده ای وجود دارد - رنگین کمان کروی در اطراف خورشید:زنبق شبیه بخش های رنگین کمان است

رنگین کمان همچنین در بسیاری از خرافات عامیانه مربوط به پیش بینی آب و هوا ظاهر می شود. به عنوان مثال، رنگین کمانی که بلند و شیب دار است، پیش بینی می کند هوای خوب، و کم و مسطح - بد.

8. ادبیات مورد استفاده

رنگین کمان یکی از شگفت انگیزترین پدیده های طبیعی است. رنگین کمان چیست؟ چگونه ظاهر می شود؟ این سؤالات همیشه افراد را علاقه مند کرده است. حتی ارسطو سعی کرد راز آن را کشف کند. باورها و افسانه های زیادی با آن مرتبط است (راه رسیدن به جهان بعد، ارتباط بین آسمان و زمین، نماد فراوانی و غیره). برخی از مردم معتقد بودند که هر کس از زیر رنگین کمان عبور کند، جنسیت خود را تغییر خواهد داد.

زیبایی او شگفت زده و لذت می برد. با نگاه کردن به این "پل جادویی" چند رنگ، می خواهید به معجزه ایمان بیاورید. ظهور رنگین کمان در آسمان خبر می دهد که هوای بد به پایان رسیده و فصل آفتابی صاف فرا رسیده است.

رنگین کمان چه زمانی اتفاق می افتد؟ می توان آن را در هنگام باران یا پس از بارندگی مشاهده کرد. اما رعد و برق و رعد برای وقوع آن کافی نیست. تنها زمانی ظاهر می شود که خورشید از میان ابرها عبور کند. شرایط خاصی لازم است تا مورد توجه قرار گیرد. شما باید بین باران (باید جلو باشد) و خورشید (باید پشت باشد) باشید. چشمان شما، مرکز رنگین کمان و خورشید باید در یک راستا باشند، در غیر این صورت پل جادوییشما نمی توانید آن را ببینید!

مطمئناً بسیاری متوجه شده اند که وقتی یک پرتو بر روی حباب صابون یا لبه یک آینه اریب می افتد چه اتفاقی می افتد. در رنگ های مختلف (سبز، آبی، قرمز، زرد، بنفش و غیره) موجود است. جسمی که پرتو را به رنگ های تشکیل دهنده خود تقسیم می کند منشور نامیده می شود. و خط چند رنگی حاصل یک طیف است.

بنابراین آنچه که این است یک طیف منحنی است، یک نوار رنگی که در نتیجه شکافتن یک پرتو نور هنگام عبور از قطرات باران (که در این مورد یک منشور هستند) ایجاد شده است.

رنگ های طیف خورشیدی به ترتیب خاصی چیده شده اند. در یک طرف - قرمز، سپس نارنجی، در کنار آن - زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش. رنگین کمان تا زمانی که قطرات باران به طور یکنواخت و مکرر بریزند به وضوح قابل مشاهده است. هر چه بیشتر، روشن تر است. بنابراین، سه فرآیند به طور همزمان در یک قطره باران رخ می دهد: شکست، انعکاس و تجزیه نور.

کجا رنگین کمان را ببینیم؟ در نزدیکی فواره ها، آبشارها، در برابر پس زمینه قطرات، پاشیدن آب و غیره. موقعیت آن در آسمان به موقعیت خورشید بستگی دارد. اگر در بالای آسمان هستید، می توانید کل دایره رنگین کمان را تحسین کنید. هر چه خورشید بالاتر از افق طلوع کند، نیم دایره رنگی کوچکتر می شود.

اولین تلاش برای توضیح رنگین کمان در سال 1611 توسط آنتونیو دومینیس انجام شد. توضیحات او با توضیحات کتاب مقدس متفاوت بود، بنابراین او را به اعدام محکوم کردند. در سال 1637، دکارت یک پدیده علمی مبتنی بر شکست و انعکاس نور خورشید ارائه کرد. در آن زمان هنوز از تجزیه پرتو به یک طیف، یعنی پراکندگی اطلاعی نداشتند. به همین دلیل رنگین کمان دکارت سفید شد. 30 سال بعد، نیوتن آن را "رنگ آمیزی" کرد و نظریه همکارش را با توضیحاتی برای انکسار پرتوهای رنگی در قطرات باران تکمیل کرد. با وجود این واقعیت که این نظریه بیش از 300 سال قدمت دارد، به درستی رنگین کمان و ویژگی های اصلی آن (آرایش رنگ ها، موقعیت قوس ها، پارامترهای زاویه ای) را به درستی فرموله می کند.

شگفت آور است که چگونه نور و آبی که برای ما آشنا هستند با هم زیبایی کاملاً جدید و غیرقابل تصوری را ایجاد می کنند، اثری هنری که طبیعت به ما داده است. رنگین کمان همیشه موجی از احساسات را برمی انگیزد و برای مدت طولانی در حافظه باقی می ماند.

همه ما دیده ایم که یک کمان چند رنگ در آسمان ظاهر شده است. اما رنگین کمان چیست؟ این پدیده معجزه آسا چگونه شکل می گیرد؟ رمز و راز ماهیت رنگین کمان همیشه بشریت را مجذوب خود کرده است و مردم سعی می کردند با کمک افسانه ها و افسانه ها توضیحی برای آنچه در حال رخ دادن بود بیابند. امروز دقیقاً در این مورد صحبت خواهیم کرد. رنگین کمان چیست و چگونه تشکیل می شود؟

اسطوره ها

همه می‌دانند که مردم باستان به خدایی و رمزآلود کردن بیشتر پدیده‌های طبیعی اعم از رعد و برق و یا زلزله تمایل داشتند. رنگین کمان را هم نادیده نگرفتند. ما از اجدادمان چه می دانیم؟ رنگین کمان چیست و چگونه ساخته می شود؟

• وایکینگ های باستان معتقد بودند که رنگین کمان پل بیفراست است که سرزمین مردم میتگارد و خدایان (آسگارد) را به هم متصل می کند.
• هندی ها معتقد بودند که رنگین کمان کمانی است متعلق به خدای رعد و برق ایندرا.
• یونانیان از معاصران خود دور نماندند و رنگین کمان را نیز پیام آور عزیز خدایان آیریس می دانستند.
• ارمنی ها به این نتیجه رسیدند که این یک پدیده طبیعی نیست، بلکه کمربند خدای خورشید است (اما بدون تصمیم گیری، "تخصص" خدا را تغییر دادند و او را "مجبور" کردند که مسئولیت هنر و علم را بر عهده بگیرد).
• استرالیایی ها فراتر رفتند و رنگین کمان را متحرک کردند و آن را به مار حامی آب تبدیل کردند.
• طبق افسانه های آفریقایی، جایی که رنگین کمان زمین را لمس می کند، گنج پیدا می شود.
• جالب است که آفریقایی ها و ایرلندی ها چه مشترکاتی دارند، زیرا لپرکان آنها یک گلدان طلا را در انتهای رنگین کمان پنهان می کند.

ما می توانستیم برای مدت طولانی اسطوره ها و افسانه های مردم از سراسر جهان را فهرست کنیم و برای همه چیز جالبی پیدا کنیم. اما واقعا رنگین کمان چیست؟

داستان

اولین نتیجه گیری آگاهانه و نزدیک به واقعیت در مورد آنچه در نظر داریم پدیده جویارسطو ارائه کرده است. این فقط یک حدس بود، اما او اولین کسی بود که رنگین کمان را از اساطیر به دنیای واقعی برد. ارسطو این فرضیه را مطرح کرد که رنگین کمان یک شیء یا ماده یا حتی یک شی واقعی نیست، بلکه صرفاً یک جلوه بصری، یک تصویر، شبیه به سراب در بیابان است.

با این حال، اولین تحقیق علمیو توجیه آن توسط ستاره شناس عرب قطب الدین شیرازی انجام شد. در همان زمان، مطالعات مشابهی توسط محققان آلمانی انجام شد.

در سال 1611 اولین نظریه فیزیکیدلایل رنگین کمان مارک آنتونی دومینیس، بر اساس مشاهدات و آزمایشات، به این نتیجه رسید که رنگین کمان ها به دلیل شکست نور در قطرات آب موجود در جو در هوای بارانی شکل می گیرند. به بیان دقیق تر، تصویر کاملی از شکل گیری رنگین کمان در اثر شکست مضاعف نور در ورودی و خروجی از یک قطره آب را تشریح کرد.

فیزیک

پس رنگین کمان که ارسطو از آن تعریف کرده است چیست؟ چگونه تشکیل می شود؟ احتمالا همه در مورد وجود اشعه مادون قرمز و فرابنفش شنیده اند؟ این "نور" است که از هر جسم مادی در محدوده های اندازه گیری مختلف می آید.

بنابراین، نور خورشید از پرتوهایی با طول موج های مختلف تشکیل شده و شامل انواع تابش از قرمز "گرم" تا بنفش "سرد" است. وقتی نور از قطرات آب می گذرد به پرتوهایی با طول موج های مختلف (و رنگ های مختلف) تقسیم می شود و این دو بار اتفاق می افتد؛ هنگامی که به آب برخورد می کند، پرتو از مسیر خود شکافته شده و کمی از مسیر خود منحرف می شود و زمانی که بیرون می آید منحرف می شود. حتی بیشتر، در نتیجه یک رنگین کمان با چشم غیر مسلح دیده می شود.

برای کودکان

البته، هرکسی که از مدرسه با حداقل نمره C فارغ التحصیل شده باشد، در مورد رنگین کمان به شما خواهد گفت. اما اگر کودکی به پدر و مادرش بیاید و بپرسد: "مامان، رنگین کمان چیست؟ از کجا می آید؟" ساده ترین راه برای توضیح آن این است: "اینها پرتوهای خورشید هستند که از میان باران می گذرند و می درخشند." که در سن کمترکودکان نیازی به دانستن پس زمینه فیزیکی این پدیده ندارند.

رنگ های شناخته شده رنگین کمان دارای نظم دقیق و همیشه یک توالی هستند. همانطور که قبلاً فهمیدیم، این نتیجه است فرآیندهای فیزیکی. با این حال، به دلایلی، بسیاری از بزرگسالان (والدین، معلمان مهد کودک) از کودکان می خواهند که ترتیب صحیح رنگ ها را در رنگین کمان بدانند. برای حفظ سریع تر، عباراتی اختراع شد که در آن حروف اول کلمات نمادین است رنگ خاص. در اینجا معروف ترین فرم ها هستند:

همانطور که می بینید، می توانید ترتیب صحیح رنگ ها را با حرف اول (قرمز-نارنجی-زرد-سبز-فیروزه ای-آبی-بنفش) دنبال کنید. به هر حال، اسحاق نیوتن آبی و رنگ های آبی، و آبی و نیلی به ترتیب. اینکه چرا نام رنگ ها تغییر کرده اند یک راز باقی مانده است. به طور کلی، آیا واقعاً اینقدر مهم است که رنگین کمان را بدانیم تا بتوانیم آن را تحسین کنیم؟

متن اثر بدون تصویر و فرمول درج شده است.
نسخه کاملکار در برگه "فایل های کاری" در قالب PDF موجود است

مقدمه 3

فصل 1. تحلیل ادبی در موضوع تحقیق 5

1.1. جنبه تاریخیمطالعه مبحث 5

1.2. مفاهیم اساسی مسئله مورد مطالعه 6

1.3. ویژگی های گونه های رنگین کمان 9

فصل 2. بخش تجربی 11

2.1. روش شناسی کار تجربی 11

2.2. نتایج کار تجربی 14

نتیجه گیری 17

مراجع 18

پیوست 1. 19

پیوست 2. 21

پیوست 3. 22

پیوست 4. 26

پیوست 5. 28

معرفی

ارتباط.

احتمالاً کسی نیست که رنگین کمان را تحسین نکند. این پدیده رنگارنگ باشکوه در آسمان مدت هاست که توجه همگان را به خود جلب کرده است. او یک منادی خوب به حساب می آمد که به او نسبت داده می شد خواص جادویی. همه این را می دانند خواص جادوییرنگین کمان فقط در افسانه ها می تواند وجود داشته باشد، اما در واقعیت رنگین کمان یک پدیده نوری است که با انکسار پرتوهای نور بر روی قطرات باران متعدد مرتبط است. با این حال، همه دقیقاً نمی دانند رنگین کمان چگونه تشکیل می شود. چه زمانی و چگونه می توانید آن را ببینید؟ آیا امکان مطالعه تجربی رنگین کمان وجود دارد؟ چگونه یک رنگین کمان مصنوعی داشته باشیم؟ پاسخ به این سوالات و بسیاری از سوالات دیگر در این اثر آورده شده است.

موضوع مطالعه:پدیده طبیعی - رنگین کمان.

موضوع مطالعه:راه های بدست آوردن رنگین کمان

موارد زیر را مطرح کردم فرضیه:با استفاده از تنظیمات آزمایشگاهی مختلف، می توانید یک رنگین کمان مصنوعی تهیه کنید و آن را مطالعه کنید مشخصات فیزیکیدر شرایط آزمایشگاهی

هدف از تحقیق من:شناسایی خواص فیزیکی رنگین کمان و روش های آزمایش تجربی برای تولید آن در آزمایشگاه.

من با تصمیم به هدفم رسیدم وظایف:

جمع آوری اطلاعات در مورد روش های به دست آوردن، خواص و انواع رنگین کمان.

طراحی تاسیسات آزمایشگاهی برای تولید رنگین کمان و آزمایش آنها در خانه.

نتایج نظری و عملی کار خود را تجزیه و تحلیل کنید.

مراحل تحقیق:

اطلاعاتی در مورد انواع و خواص رنگین کمان جمع آوری کنید (از والدین خود بپرسید، در یک کتاب بخوانید، در اینترنت پیدا کنید).

انتخاب کار آزمایشی در مورد تولید رنگین کمان مصنوعی؛

طراحی تاسیسات آزمایشگاهی برای تولید رنگین کمان مصنوعی؛

برای انجام آزمایش؛

مقایسه نتایج نظری و عملی برای به دست آوردن یک رنگین کمان مصنوعی؛

تکمیل یک مقاله تحقیقاتی؛

تهیه گزارش و ارائه برای دفاع از کار.

روش ها و تکنیک ها:مشاهده، آزمایش، تجزیه و تحلیل.

فصل 1. تحلیل ادبی در مورد موضوع تحقیق

1. 1. جنبه تاریخی مطالعه موضوع

در تواریخ روسی، رنگین کمان را "قوس بهشتی" یا به اختصار "رایدوگا" می نامند. که در یونان باستانرنگین کمان توسط الهه آیریس ("Iris" به معنی "رنگین کمان") تجسم شد. بر اساس عقاید یونانیان باستان، رنگین کمان آسمان و زمین را به هم متصل می کند و زنبق میانجی بین خدایان و مردم بود. رنگين كمان پدیده فیزیکی. 8

رنگین کمان همیشه با باران همراه است. بسته به نحوه حرکت ابری که بارندگی را تولید می کند، می تواند قبل از باران، هنگام باران و بعد از آن ظاهر شود.

اولین تلاش برای توضیح رنگین کمان به عنوان یک پدیده طبیعی در سال 1611 توسط اسقف اعظم آنتونیو دومینیس انجام شد. توضیح او در مورد رنگین کمان برخلاف کتاب مقدس بود، بنابراین او را تکفیر کردند و به اعدام محکوم کردند. مجازات مرگ. آنتونیو دومینیس قبل از اعدام در زندان درگذشت، اما جسد و دست نوشته های او سوزانده شد. 8

توضیح علمی رنگین کمان اولین بار توسط رنه دکارت در سال 1637 ارائه شد. دکارت رنگین کمان را بر اساس قوانین شکست و انعکاس نور خورشید در قطرات باران توضیح داد. در آن زمان، پراکندگی هنوز کشف نشده بود - تجزیه نور سفید به یک طیف در طول شکست. به همین دلیل رنگین کمان دکارت سفید بود.

30 سال بعد، آیزاک نیوتن که پراکندگی نور سفید را در هنگام شکست کشف کرد، نظریه دکارت را با توضیح چگونگی شکست پرتوهای رنگی در قطرات باران تکمیل کرد. 3

علیرغم این واقعیت که نظریه دکارت-نیوتن در مورد رنگین کمان بیش از 300 سال پیش ایجاد شد، ویژگی های اصلی رنگین کمان را به درستی توضیح می دهد: موقعیت کمان های اصلی، ابعاد زاویه ای آنها، ترتیب رنگ ها در رنگین کمان های مختلف. .

1. 1. مفاهیم اساسی مسئله مورد مطالعه

رنگین کمان معمولی یک کمان رنگی با شعاع زاویه ای 42 درجه است که در پس زمینه پرده باران شدید یا رگه هایی از باران که اغلب به سطح زمین نمی رسد قابل مشاهده است. رنگین کمان در جهت آسمان در مقابل خورشید قابل مشاهده است و همیشه زمانی که خورشید توسط ابرها پوشیده نشده باشد. مرکز رنگین کمان نقطه ای است که در مقابل خورشید قرار دارد - نقطه ضد خورشید. قوس بیرونی رنگین کمان قرمز است و به دنبال آن کمان های نارنجی، زرد، سبز و غیره به رنگ بنفش داخلی ختم می شود. 2

واقعیت این است که یک قطره کروی کم و بیش، که توسط پرتوی موازی از پرتوهای نور خورشید روشن می شود، می تواند رنگین کمان را فقط به شکل یک دایره تشکیل دهد.

چند پرتو از رنگین کمان در یک پرتو نور که روی یک قطره می افتد وجود دارد؟ تعداد زیادی از آنها وجود دارد، در اصل آنها یک استوانه کامل را تشکیل می دهند. مکان هندسی نقاط سقوط آنها بر روی یک قطره یک دایره کامل است.

در نتیجه عبور از قطره و شکست در آن، استوانه پرتوهای سفید به یک سری قیف رنگی تبدیل می شود که یکی در دیگری فرو رفته است. قیف بیرونی قرمز است، نارنجی، زرد در آن قرار می گیرد، سپس سبز و غیره که با بنفش داخلی ختم می شود. 4

اندازه و شکل قطره ها و تاثیر آنها بر ظاهر رنگین کمان

نوع رنگین کمان - عرض کمان ها، محل و روشنایی تن رنگ ها، موقعیت قوس های اضافی بسیار به اندازه قطرات باران بستگی دارد. با شکل ظاهری رنگین کمان، می توان تقریباً اندازه قطرات بارانی که این رنگین کمان را تشکیل داده اند، تخمین زد. هرچه قطرات باران بزرگتر باشد، رنگین کمان باریک تر و روشن تر است. به خصوص مشخصه قطرات بزرگ وجود رنگ قرمز غنی در رنگین کمان اصلی است. هرچه قطرات کوچکتر باشند، رنگین کمان با لبه نارنجی یا زرد، پهن تر و کم نورتر می شود. کمان های اضافی از یکدیگر و از رنگین کمان های اصلی دورتر هستند. 8

ظاهر رنگین کمان به شکل قطره ها نیز بستگی دارد. هنگام سقوط در هوا، قطرات بزرگ صاف می شوند و کروی خود را از دست می دهند. سطح مقطع عمودی چنین قطره هایی به یک بیضی نزدیک می شود.

آیا می توان کل دایره یک رنگین کمان را دید؟ از سطح زمین می توان رنگین کمان را در بهترین حالت به شکل نیم دایره در زمانی که خورشید در افق قرار دارد مشاهده کرد. وقتی خورشید طلوع می کند، رنگین کمان به زیر افق می رود. از یک هواپیما یا هلیکوپتر می توانید یک رنگین کمان را به شکل یک دایره کامل مشاهده کنید. 8

محاسبات با استفاده از فرمول های تئوری پراش، که برای قطرات با اندازه های مختلف انجام شد، نشان داد که کل ظاهر رنگین کمان - عرض کمان ها، وجود، مکان و روشنایی تن رنگ های فردی، موقعیت قوس های اضافی بسیار بستگی دارد. اندازه قطرات باران در اینجا ویژگی های اصلی است ظاهررنگین کمان برای قطرات شعاع های مختلف. 5

شعاع افت 0.5—1 میلی مترلبه بیرونی رنگین کمان اصلی روشن، قرمز تیره و به دنبال آن قرمز روشن و سپس تمام رنگ های رنگین کمان متناوب است. بنفش و سبز به خصوص روشن به نظر می رسند. قوس های اضافی زیادی وجود دارد (حداکثر پنج)، آنها رنگ های بنفش صورتی را با سبز جایگزین می کنند. کمان های اضافی مستقیماً در مجاورت رنگین کمان های اصلی قرار دارند.

شعاع افت 0.25 میلی متر.لبه قرمز رنگین کمان کم رنگ تر شد. رنگ های باقی مانده هنوز قابل مشاهده هستند. چندین کمان اضافی بنفش صورتی جای خود را به کمان های سبز می دهد.

شعاع افت 0.10—0.15 میلی متردیگر هیچ قرمزی در رنگین کمان اصلی وجود ندارد. لبه بیرونی رنگین کمان نارنجی است. در غیر این صورت رنگین کمان به خوبی توسعه یافته است. کمان های اضافی به طور فزاینده ای زرد می شوند. شکاف هایی بین آنها و بین رنگین کمان اصلی و اولین اضافی ظاهر شد.

شعاع افت 0.04—0.05 میلی متررنگین کمان به طرز محسوسی گسترده تر و رنگ پریده تر شد. لبه بیرونی آن زرد کم رنگ است. روشن ترین رنگ بنفش است. اولین قوس اضافی با یک شکاف نسبتاً گسترده از رنگین کمان اصلی جدا می شود، رنگ آن سفید، کمی سبز و بنفش مایل به سفید است.

شعاع افت 0.03 میلی متر.رنگین کمان اصلی حتی عریض تر است و لبه آن کمی زرد رنگ است و دارای نوارهای سفید مجزا است.

شعاع افت 0.025 میلی متر یا کمتر است.رنگین کمان کاملا سفید شد. پهنای آن تقریباً دو برابر یک رنگین کمان معمولی است و به شکل یک نوار سفید براق ظاهر می شود. در داخل آن ممکن است کمان های رنگی اضافی وجود داشته باشد، ابتدا آبی کم رنگ یا سبز، سپس سفید مایل به قرمز. 1

بنابراین، با ظاهر رنگین کمان می توان تقریباً اندازه قطرات باران را که این رنگین کمان را تشکیل داده اند تخمین زد. به طور کلی، هرچه قطرات باران بزرگتر باشد، رنگین کمان باریک تر و روشن تر است؛ قطرات بزرگ به ویژه با وجود رنگ قرمز غنی در رنگین کمان اصلی مشخص می شوند. تعداد زیادی کمان اضافی نیز دارای رنگ های روشن هستند و مستقیماً بدون شکاف در مجاورت رنگین کمان های اصلی قرار دارند. هرچه قطرات کوچکتر باشند، رنگین کمان با لبه نارنجی یا زرد، پهن تر و کم نورتر می شود. کمان های اضافی از یکدیگر و از رنگین کمان های اصلی دورتر هستند.

ظاهر رنگین کمان به شکل قطره ها نیز بستگی دارد. هنگام سقوط در هوا، قطرات بزرگ صاف می شوند و کروی خود را از دست می دهند. سطح مقطع عمودی چنین قطره هایی به یک بیضی نزدیک می شود. محاسبات نشان داده است که حداقل انحراف پرتوهای قرمز هنگام عبور از قطره های مسطح با شعاع 0.5 میلی متر 140 درجه است. از همین رو اندازه زاویه ایقوس قرمز 42 درجه نیست، بلکه فقط 40 درجه خواهد بود. برای قطرات بزرگتر، مانند شعاع 1.0 میلی متر، حداقل انحراف پرتو قرمز 149 درجه خواهد بود، و قوس رنگین کمان قرمز به جای 42 درجه، 31 درجه خواهد بود. بنابراین، هرچه صاف شدن قطره ها قوی تر باشد، شعاع رنگین کمان آنها کوچکتر است. 7

1. 1. ویژگی های انواع رنگین کمان

آیا رنگین کمان هایی بدون باران یا رگه هایی از بارش باران وجود دارد؟ آنها در آزمایشگاه اتفاق می افتد. رنگین کمان های مصنوعی با شکست نور در یک قطره معلق آب مقطر، آب شربت یا روغن شفاف ایجاد شدند. اندازه قطرات از 1.5 تا 4.5 میلی متر متغیر بود. قطرات سنگین تحت تاثیر نیروی جاذبه بیرون کشیده شدند و سطح مقطع آنها بیضی بود. هنگامی که قطره توسط پرتو لیزر هلیوم-نئون روشن شد، نه تنها رنگین کمان های اول و دوم ظاهر شدند، بلکه یک سوم و چهارم درخشان غیرمعمول نیز در اطراف منبع نور (در این مورد، لیزر) متمرکز شده بودند. حتی گاهی اوقات می شد رنگین کمان پنجم و ششم را به دست آورد. این رنگین کمان ها مانند رنگین کمان اول و دوم دوباره در جهت مخالف منبع قرار داشتند. درست است، این رنگین کمان ها تک رنگ، قرمز بودند، زیرا آنها نه توسط یک منبع نور سفید، بلکه توسط یک پرتو قرمز تک رنگ تشکیل شدند. 8

رنگین کمان مه آلود

رنگین کمان سفید در طبیعت وجود دارد. آنها زمانی ظاهر می شوند که خورشید یک مه ضعیف متشکل از قطرات با شعاع 0.025 میلی متر یا کمتر را روشن کند. به آنها رنگین کمان مه آلود می گویند. علاوه بر رنگین کمان اصلی به شکل یک قوس سفید درخشان با لبه زرد به سختی قابل توجه است، گاهی اوقات قوس های رنگی اضافی مشاهده می شود: یک قوس آبی یا سبز بسیار ضعیف، و سپس یک قوس سفید مایل به قرمز.

نوع مشابهی از رنگین کمان سفید را می توان وقتی دید که نورافکن پشت سر شما مه شدید یا مه خفیف را در مقابل شما روشن می کند. حتی یک چراغ خیابان نیز می تواند رنگین کمان سفید رنگی بسیار کم رنگ ایجاد کند که در پس زمینه تاریک آسمان شب قابل مشاهده است. 6

ماه کمان

مشابه رنگین‌های خورشیدی، رنگین‌کمان‌های قمری نیز می‌توانند رخ دهند. آنها ضعیف تر هستند و در ماه کامل ظاهر می شوند. رنگین کمان قمری پدیده ای نادرتر از رنگین کمان خورشیدی است. برای وقوع آنها، ترکیبی از دو شرط لازم است: ماه کامل، پوشیده نشدن توسط ابرها، و وقوع باران شدید یا نوارهای سقوط آن (نرسیدن به زمین).

رنگین کمان هایی که توسط پرتوهای ماه شکل می گیرند رنگین کمانی ندارند و به صورت کمان های روشن و کاملا سفید ظاهر می شوند. فقدان رنگ قرمز در رنگین کمان قمری حتی با قطرات بزرگ باران توضیح داده شده است سطح پایینروشنایی در شب که در آن حساسیت چشم به اشعه های قرمز کاملاً از بین می رود. پرتوهای رنگی باقیمانده رنگین کمان نیز به دلیل عدم وجود رنگ در دید در شب انسان، بیشتر تن رنگ خود را از دست می دهند. 8

فصل 2. بخش تجربی 2.1. روش شناسی کار تجربی

برای به دست آوردن رنگین کمان در آزمایشگاه، روش ها و تکنیک های زیادی وجود دارد؛ ما در کار خود از موارد زیر استفاده کردیم:

آزمایش 1. رنگین کمان در یک حوضه.

تجهیزات و مواد:ظرف شیشه ای؛ اب؛ آینه

پیش رفتن:

در یک روز آفتابی، یک ظرف شیشه ای بزرگ را با آب پر کنید. سپس آینه را داخل آب قرار دهید. این آینه را حرکت دهید و موقعیتی را پیدا کنید که رنگین کمانی روی دیوارهای اتاق ایجاد کند. می‌توانید موقعیت آینه را درست کنید، بگذارید آب آرام شود تا رنگین کمان واضح‌تر ظاهر شود و سپس رنگین کمان را همانطور که دیدید بکشید یا عکس بگیرید.

تجهیزات و مواد:ظرف شیشه ای؛ اب؛ آینه؛ ورق کاغذ سفید؛ چراغ قوه

پیش رفتن:

در یک روز آفتابی، یک ظرف شیشه ای بزرگ را با آب پر کنید. سپس آینه را داخل آب قرار دهید. این آینه را حرکت دهید و موقعیتی را پیدا کنید که رنگین کمانی روی دیوارهای اتاق ایجاد کند. می توانید موقعیت آینه را درست کنید. بگذارید آب آرام شود تا رنگین کمان واضح تر ظاهر شود. علاوه بر این، یک ورق کاغذ سفید را در مقابل یک کاسه آب و یک آینه قرار دهید، نور چراغ قوه را به قسمتی از آینه که در آب غوطه ور شده است هدایت کنید، رنگین کمانی روی ورق کاغذ ظاهر می شود. سپس رنگین کمان را همانطور که دیدید بکشید یا عکس بگیرید.

آزمایش 3. رنگین کمان در یک جعبه.

تجهیزات و مواد:جعبه مقوایی؛ چاقوی لوازم التحریر; دیسک فشرده نوع CD-R; لوله پلاستیکی؛ چسب؛ چراغ قوه; شمع؛ لامپ فلورسنت.

پیش رفتن:

یک جعبه مقوایی بزرگ بردارید. در دیوار کناری آن یک شکاف عمودی به ارتفاع چند سانتی متر و عرض 3 تا 5 میلی متر ببرید. به جریان نور شکل یک نوار نازک می دهد که در یک صفحه عمودی گسترش می یابد. یک CD-R خالی را روی دیوار مقابل جعبه قرار دهید.

حالا یک سوراخ در دیواره کناری جعبه برای لوله مشاهده طیف ایجاد کنید. اگرچه لوله دارای سطح مقطع دایره ای است، سوراخ باید بیضی شکل باشد تا بتوان آن را در یک صفحه افقی چرخاند.

لوله را داخل سوراخ قرار دهید. شکاف را به سمت منبع نور بگیرید. به داخل لوله نگاه کنید و با چرخاندن آن، طیف را پیدا کنید و آن را بررسی کنید.

سعی کنید از طیف‌سنجی برای مشاهده طیف‌های منابع نوری مختلف استفاده کنید: خورشید، لامپ‌های رشته‌ای، لامپ فلورسنت، شمع، ال ای دی در رنگ های مختلف.

طیف های به دست آمده با استفاده از طیف سنجی را می توان با وب کم یا دوربین دیجیتال عکاسی کرد.

تجهیزات و مواد:ورق تخته سه لا، چاقو، چراغ قوه، ورق کاغذ سفید، سی دی، مداد، دوربین.

پیش رفتن:

یک ورق تخته سه لا، پلاستیک یا سایر مواد غیر شفاف با کار آسان بردارید. ابعاد آن باید تقریباً 300 در 300 میلی متر باشد، ضخامت آن حیاتی نیست. یک شکاف مستقیم از وسط به طول حدود 100 میلی متر و عرض حدود 4 میلی متر ببرید.

ورق را به صورت عمودی قرار دهید. یک پایه برای آن درست کنید تا نیازی به نگه داشتن آن در دست نداشته باشید، زیرا باید دو شی دیگر را در آنها نگه دارید، اتاق را تاریک کنید.

منبع نور نقطه ای با طیف پیوسته را روشن کنید. این می تواند، برای مثال، یک چراغ قوه جیبی بر اساس یک لامپ رشته ای باشد. آن را در فاصله تقریباً 500 میلی متری از شکاف قرار دهید.

در طرف مقابل شکاف، یک ورق کاغذ معمولی را با زاویه 90 درجه قرار دهید. آن را ایمن کنید.

یک سی دی معمولی بردارید (یک سی دی تیره، مانند RW، کار نمی کند). آن را بین شکاف و یک ورق کاغذ قرار دهید تا طیف بر روی آن پخش شود.

در حالی که چراغ قوه و دیسک را در دست دارید، از یک کمکی بخواهید از رنگین کمان حاصل عکس بگیرد.

چراغ قوه و دیسک را نگه دارید تا طیف تغییر نکند. لطفاً توجه داشته باشید که به طور قابل توجهی به تغییر دیسک حساس تر از تغییر چراغ قوه است.

سپس از یک کمکی بخواهید که مداد رنگی یا نشانگر را بگیرد. از دستیار بخواهید طیف را با مدادها یا نشانگرهایی در رنگ‌هایی که با رنگ‌هایی که نمایش داده می‌شوند مطابقت دارد ردیابی کند.

ورق به دست آمده را بردارید، سپس چراغ قوه را خاموش کرده و نصب را جدا کنید. چراغ های اتاق را روشن کنید. عکس و نقاشی به دست آمده را با یکدیگر مقایسه کنید.

به این سوال پاسخ دهید که چرا رنگ ها در هر طیفی همیشه به یک ترتیب قرار می گیرند؟

آزمایش 5. چشمه رنگین کمان.

تجهیزات و مواد:قوطی حلبی، قیچی، لامپ، آب.

پیش رفتن:

در یک قوطی حلبی بلند، به ارتفاع 5 سانتی متر از پایین، باید یک سوراخ گرد به قطر 5 - 6 میلی متر دریل کنید. لامپ با سوکت باید به دقت در کاغذ سلفون پیچیده شود و در مقابل سوراخ قرار گیرد. باید آب را داخل شیشه بریزید. باز کردن سوراخ , ما یک جت دریافت می کنیم که از داخل روشن می شود. در یک اتاق تاریک روشن می درخشد و بسیار چشمگیر به نظر می رسد.

2.2. نتایج تجربی

من و مادرم، پدرم و آزمایشاتی که در پاراگراف 2.1 توضیح داده شد، در خانه انجام دادیم. نتایج به دست آمده در بخش تجربی کار را می توان به شرح زیر توصیف کرد:

آزمایش 1. رنگین کمان در یک حوضه.

یک فنجان شیشه ای را با آب پر کنید. سپس آینه ای را در آب انداختند و با چراغ قوه آن را روشن کردند. آنها آینه را حرکت دادند و موقعیتی پیدا کردند که در آن رنگین کمانی روی دیوارهای اتاق شکل گرفت. وقتی آب آرام شد، رنگین کمان متمایزتر شد.

مشاهدات:

ما ظاهر یک رنگین کمان را پیدا کردیم که روی یک آینه منعکس شده است (پیوست 1). یک پرتو نور که توسط آینه در خروجی آب منعکس می شود، شکسته می شود. رنگ هایی که سفید را تشکیل می دهند زوایای شکست متفاوتی دارند، بنابراین در نقاط مختلف می افتند و نمایان می شوند.

آزمایش 2. رنگین کمان روی یک صفحه سفید.

همه چیز از آزمایش 1 باقی مانده است، فقط ما علاوه بر این یک ورق کاغذ سفید را در مقابل یک فنجان آب قرار دادیم، نور چراغ قوه را به سمت آینه هدایت کردیم، یک رنگین کمان روی ورق کاغذ ظاهر می شود.

مشاهدات:

ما موفق شدیم یک پرتو نور را با آینه بگیریم که چنین رنگین کمانی به ما داد... (پیوست 2).

آزمایش 3. رنگین کمان در یک جعبه.

یک جعبه مقوایی بزرگ برداشتیم. یک شکاف عمودی در دیواره کناری آن بریده شده بود و یک سی دی خالی روی دیواره مقابل جعبه قرار داده شده بود. یک سوراخ در دیواره جانبی جعبه برای لوله ای برای مشاهده طیف بریده شد.

لوله را وارد سوراخ کردند. منبع نور را به سمت شکاف بگیرید. آنها به داخل لوله نگاه کردند و با چرخاندن آن، طیف را پیدا کردند.

ما از طیف های به دست آمده با استفاده از طیف سنجی خانگی عکس گرفته و آنها را با هم مقایسه کردیم.

مشاهدات:

درایو را روشن می کند منابع مختلفنور (چراغ قوه، لامپ رشته ای)، طیف هایی از همان ترکیب را به دست آوردیم، همانطور که در عکس ها مشاهده می شود (پیوست 3).

آزمایش 4. مطالعه ترتیب رنگ ها در رنگین کمان.

ما یک پایه از یک ورق تخته سه لا درست کردیم. یک شکاف مستقیم از وسط یک طرف بریده شد. یک ورق کاغذ سفید را به صورت عمودی قرار دهید. اتاق تاریک شده بود. سی دی بین شکاف و یک برگه کاغذ قرار داده شد تا پرتوهای نور روی آن بیفتند. برای روشن کردن شکاف از چراغ قوه استفاده شد.

مشاهدات:

رنگین کمان روی یک ورق کاغذ ظاهر می شود (پیوست 4)، رنگ ها در هر طیفی همیشه به یک ترتیب قرار می گیرند.

آزمایش 5. چشمه رنگین کمان.

پدر یک سوراخ گرد در یک قوطی حلبی بلند سوراخ کرد. داخل کوزه آب ریختیم. یک لامپ با یک سوکت با دقت در مقابل سوراخ قرار داده شد. سوراخی در اتاق تاریک باز شد.

مشاهدات:

ما یک جت دریافت کردیم که از داخل روشن شده بود و به خوبی می درخشید. یک انگشت در مسیر جت قرار داده شد و آب به صورت فواره ای پاشیده شد که در آن جت های خارج شده از داخل روشن می شوند (پیوست 5).

نتیجه

پس از تکمیل این کار، من متقاعد شدم که پدیده معروف شکست نور چقدر شگفت انگیز، آموزنده و مفید برای تمرین می تواند باشد.

در جریان تحقیقاتم موارد زیر را فرموله کردم نتیجه گیری:

روش ها و تکنیک های زیادی برای به دست آوردن رنگین کمان در شرایط آزمایشگاهی وجود دارد.

بخش آزمایشی چندین تأسیسات را توصیف می کند که با کمک آنها یک رنگین کمان مصنوعی در خانه به دست آمد.

نتایج به دست آمده از مطالعه رنگین کمان می تواند برای هر دو جالب و مفید باشد ناظر بیرونی، و برای دانش آموزان مدرسه.

در خاتمه، لازم به ذکر است که رنگین کمان بسیار است پدیده جالب، که مطالعه آن مستلزم تلاش فراوان و بسیار آموزشی است و ارزش عملیکار این است که مطالب به دست آمده توسط معلمان قابل استفاده باشد کلاس های ابتداییهنگام برگزاری درس ها و فعالیت هایی برای آشنایی با دنیای بیرون.

کتابشناسی - فهرست کتب

"دایره المعارف بزرگ سیریل و متدیوس."

بلکین I.K. رنگین کمان چیست؟ - کوانتوم 1984، شماره 12، ص 20.

Bulat V.L. پدیده های نوری در طبیعت م.: تعلیم و تربیت، 1974، 143 ص.

Geguzin Ya.E. "چه کسی رنگین کمان را می سازد؟" - کوانتوم 1988، شماره 6، ص 46.

Zvereva S.V. در دنیایی پر از آفتاب - ل.: Gidrometeoizdat، 1988.

Mayer V.V., Mayer R.V. "رنگین کمان مصنوعی" - "کوانتوم" 1988، شماره 6، ص48.

تاراسوف L.V. فیزیک در طبیعت - م.: آموزش و پرورش، 1367.

http://www.allbest.ru

پیوست 1.

عکس هایی از نتایج آزمایش 1

شکل 1. آماده سازی تجهیزات برای عملیات.

شکل 2. آینه را در یک بشقاب آب قرار دهید.

شکل 3. فرم کلیرنگین کمان روی دیوار

شکل 4. نمای بزرگ شده انعکاس رنگین کمان.

پیوست 2.

عکس هایی از نتایج آزمایش 2

شکل 5. انعکاس رنگین کمان روی یک ورق کاغذ.

شکل 6. نمای یک رنگین کمان روی یک ورق کاغذ سفید.

پیوست 3.

عکس هایی از نتایج آزمایش 3

شکل 7. تهیه یک طیف سنجی از یک جعبه مقوایی.

شکل 8. تهیه یک طیف سنجی از یک جعبه مقوایی.

شکل 9. روشن کردن دیسک با چراغ قوه.

شکل 10. تماشای ظاهر یک رنگین کمان در جعبه.

شکل 11. بخش رنگین کمان که هنگام روشن شدن توسط یک چراغ قوه با لامپ های LED به دست آوردیم.

شکل 12. بخش رنگین کمان که هنگام روشن شدن توسط یک چراغ قوه با لامپ های LED به دست آوردیم.

شکل 13. بخشی از رنگین کمان که هنگام روشن شدن با یک لامپ رشته ای به دست آوردیم.

شکل 14. بخشی از رنگین کمان که هنگام روشن شدن با یک لامپ رشته ای به دست آوردیم.

پیوست 4.

عکس هایی از نتایج آزمایش 4

شکل 15. مدل تخته سه لا.

شکل 16. یک سی دی که نور را شکست می دهد.

شکل 17. رنگین کمان روی یک ورق کاغذ (A و B).

ضمیمه 5.

عکس هایی از نتایج آزمایش 5

شکل 18. نصب برای به دست آوردن یک آبنما رنگین کمان.

شکل 19. برای به دست آوردن یک فواره رنگین کمان، آب را در محل نصب بریزید.

شکل 20. سوراخ را باز کنید و یک جریان رنگین کمان بگیرید.

شکل 21. ساخت فواره رنگین کمان.