Світло та колір/Райдуга

Радуга - дивовижне за красою атмосферне оптичне та метеорологічне явище, що особливо часто спостерігається після дощу. Веселка виглядає як дуга або коло, складена з кольорів спектру - дивлячись зовні - всередину дуги ми бачимо червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий кольори. Фізична причина появи веселки – заломлення та дисперсія світла у водяних краплях (дощ, туман).

Подвійна веселка в ландшафті, картина Пітера Рубенса

• 1 Причина веселки - заломлення та дисперсія світла
• 2 Фізика веселки
• 3 Історія дослідження
• 4 Незвичайні веселки
• 5 Веселка в міфології та релігії
• 6 Веселка та асоційовані терміни
• 7 Зовнішні посилання
  • 7.1 Російською мовою
  • 7.2 Англійською мовою

  Причина веселки - заломлення та дисперсія світла

  Веселка виникає, коли сонячне світло зазнає заломлення в крапельках води, що повільно падають у повітрі. Ці крапельки по-різному відхиляють світло різних кольорів, у результаті біле світло розкладається в спектр. Нам здається, що з простору по концентричних колах (дугах) виходить різнокольорове свічення. При цьому джерело яскравого світла завжди знаходиться за спиною спостерігача. Пізніше виміряли, що червоне світло відхиляється на 137 градусів 30 хвилин, а фіолетовий на 139°20')

  Заломлення світла при його переході в середу з іншою оптичною щільністю

  У яскраву місячну ніч можна побачити бліду веселку від Місяця. Однак людський зір влаштований так, що при слабкому освітленні ми не може розрізняти кольори (найбільш чутливі рецептори ока – палички – не сприймає колір). Тому місячна веселка виглядає білястою; але що яскравіше світло, то «цвітніше» буде веселка, т.к.у людини яскраве світло включає сприйняття колірних рецепторів - "колб".

  Центр кола, яке описує веселка, завжди лежить на прямій, що проходить через Сонце (Місяць) та очей спостерігача, тобто одночасно бачити сонце та веселку без використання дзеркал неможливо. Для спостерігача на землі вона зазвичай виглядає, як частина кола, чим вища точка зору, тим веселка повніша — з гори чи літака можна побачити і ціле коло.

  Фізика веселки

  Веселка є каустикою, що виникає через заломлення і відображення плоскопаралельного пучка світла на сферичній краплі. Як показано на малюнку (для монохромного пучка), відбите світло має максимальну інтенсивність для деякого кута між джерелом, краплею та спостерігачем.

  Показник заломлення води для більш довгохвильового (червоного) світла менше, ніж для короткохвильового (фіолетового), тому червоне світло менше відхиляється при заломленні.

  Схема утворення веселки
  1) сферична крапля; 2) внутрішнє відображення; 3) первинна веселка; 4) заломлення; 5) вторинна веселка; 6) вхідний промінь світла; 7) хід променів при формуванні первинної веселки; спостерігач, 10-12) область формування веселки.

  Найчастіше спостерігається первинна веселка, коли світ зазнає одне внутрішнє відбиток. Хід променів показаний малюнку праворуч вгорі. У первинній веселці червоний колір знаходиться зовні дуги, її кутовий радіус становить 40-42 °.

  Іноді можна побачити ще одну, менш яскраву веселку навколо першої. Це вторинна веселка, в якій світло відображається в краплі двічі. У вторинній веселці "перевернутий" порядок кольорів - зовні знаходиться фіолетовий, а всередині червоний. Кутовий радіус вторинної веселки 50-53 °.Небо між двома веселками зазвичай має помітно темніший відтінок.

  У горах та інших місцях, де дуже чисте повітря, можна спостерігати третю веселку (кутовий радіус близько 60 °).

  Історія дослідження

  Перський астроном Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311), а можливо, його учень Kamal al-din al-Farisi (1260-1320), мабуть, був першим, хто дав досить точне пояснення феномена [1].

  Загальна фізична картина веселки була описана в 1611 Марком Антонієм де Домінісом в книзі «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На підставі досвідчених спостережень він дійшов висновку, що веселка виходить у результаті відбиття від внутрішньої поверхні краплі дощу та дворазового заломлення - при вході в краплю і при виході з неї.

  Рене Декарт дав повніше пояснення веселки 1635 року у своїй праці «Метеори» у розділі «Про веселку».

  Хоча багатобарвний спектр веселки безперервний, за традицією у ньому виділяють 7 кольорів. Вважають, що першим вибрав число 7 Ісаак Ньютон, для якого число 7 мало спеціальне символічне значення (з піфагорійських, богословських чи нумерологічних міркувань). Причому спочатку він розрізняв тільки п'ять кольорів - червоний, жовтий, зелений, блакитний і фіолетовий, про що і написав у своїй "Оптиці". кольорів спектра ще два.

  Для запам'ятовування їхньої послідовності є мнемонічні фрази, перші літери кожного слова в яких відповідають першим літерам назви кольору (дивлячись зверху-вниз по веселці, зовні-всередину дуги: Червоний, Помаранчевий, Жовтий, Зелений, Блакитний, Синій, Фіолетовий).

  • Якось Жак-дзвонар головою зламав ліхтар.
  • Кожен мисливець бажає знати, де сидить фазан.

  Незвичайні веселки

  Звичайною спостерігається проста веселка-дуга, але за певних обставин можна побачити подвійну веселку, а з літака - перевернуту або навіть кільцеву.

  Harpe de Lumière, фотографія Georges Noblet

  Веселка в міфології та релігії

  • У скандинавській міфології веселка — це міст Біврест, що з'єднує Мідгард (світ людей) та Асгард (світ богів).
  • У давньоіндійській міфології - лук Індри, бога грому та блискавки.
  • У давньогрецькій міфології – дорога Іріди, посланниці між світами богів та людей.
  • За слов'янським повір'ям, веселка, подібно до змія, п'є воду з озер, річок і морів, яка потім проливається дощем.
  • Ірландський лепрекон ховає горщик золота у місці, де веселка торкнулася землі.
  • За чуваським повір'ям, якщо пройти крізь веселку, можна поміняти підлогу.
  • У Біблії веселка з'явилася після всесвітнього потопу як символ прощення людства, і є символом союзу (на іврит-брит) бога і людства (в особі листа) про те, що потопу ніколи більше не буде.

  Веселка та асоційовані терміни

  • Ірис - квітка з багатою гамою квітів
  • Іридій - метал, кольори сполук якого дають практично повну веселку
  • Райдужна оболонка ока латиною — ірис
  • Ірисова діафрагма нагадує сектори веселки

  Зовнішні посилання

  Російською мовою

  Англійською мовою

  (Посилання про веселку, веселка у природі)

  • Supernumerary rainbows - множинні веселки
  • Lez Cowly's Atmospheric Optics – атмосферна оптика
  • Reflection rainbows
  • Beverly T. Lynds' About Rainbows
  • Blake Ebersole's Rainbow Science
  • Supernumerary and Multiple Rainbows
  • About rainbows
  • Spectacular rainbow at Elam Bend (McFall, Missouri)
  • Finding and Photographing rainbow
  • Rainbow photography from Germany