XII НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКАЯ ГОРОДСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ШАГ В БУДУЩЕЕ » Муниципальное общеобразовательное учреждение лицей 1 ЗАГАДКИ СВЕТА ЗАГАДКИ СВЕТА Работу выполнила: ученица 9 класса Работу выполнила: ученица 9 класса Бобенко Александра Александровна Бобенко Александра Александровна Научный руководитель: Научный руководитель: Аршанова Марина Дамдиновна Аршанова Марина Дамдиновна Город Сургут учебный год

Проблема: Проблема: Почему радуга может возникать в ночное время? Что послужило причиной возникновения этой радуги?

Вопросы, сопутствующие решению основной проблемы: Вопросы, сопутствующие решению основной проблемы: Что такое радуга? Что такое радуга? При каких условиях наблюдаются радуги? При каких условиях наблюдаются радуги? Какие виды радуг известны? Какие виды радуг известны? Характерные особенности этих радуг? Характерные особенности этих радуг? Чем вызвано различие в цвете? Чем вызвано различие в цвете? К какому виду радуг отнести радугу на данном снимке? К какому виду радуг отнести радугу на данном снимке? :

Цель исследования: Цель исследования: Изучить особенности возникновения радуги в ночное и дневное время Изучить особенности возникновения радуги в ночное и дневное время

Объект исследования: Радуга как световое явление

Предмет исследования: Предмет исследования: Условия возникновения радуги в ночное и дневное время

Гипотеза исследования: Гипотеза исследования: При определенном сочетании факторов возможно наблюдение радуги как следствия рассеивания, преломления и разложения света на каплях воды в атмосфере При определенном сочетании факторов возможно наблюдение радуги как следствия рассеивания, преломления и разложения света на каплях воды в атмосфере

Изучить радугу как световое явление; Изучить радугу как световое явление; Выявить многообразие световых явлений данного вида в природе; Выявить многообразие световых явлений данного вида в природе; Воспроизвести в лабораторных условиях радугу и исследовать особенности полученного явления. Воспроизвести в лабораторных условиях радугу и исследовать особенности полученного явления. Задачи исследования: Задачи исследования:

Методы исследования: Методы исследования: Теоретический. Теоретический. Экспериментальный. Экспериментальный.

Определение: Определение: Ра́дуга атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или (существенно реже) перед ним. Оно выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленая из цветов спектра

История вопроса История вопроса Аристотель – первые попытки объяснения Аристотель – первые попытки объяснения Астроном en Qutb al-Din al-Shirazi ( ) (или его ученик en:Kamal al-din al-Farisi ( ))- дал достаточно точное объяснение радуги Астроном en Qutb al-Din al-Shirazi ( ) (или его ученик en:Kamal al-din al-Farisi ( ))- дал достаточно точное объяснение радуги Марк Антоний де Доминис, 1611 г описал общую физическую картину радуги Марк Антоний де Доминис, 1611 г описал общую физическую картину радуги Рене Декарт – дал более полную картину объяснения радуги, в том числе появление вторичных радуг, качественно объяснил цвета радуги. Рене Декарт – дал более полную картину объяснения радуги, в том числе появление вторичных радуг, качественно объяснил цвета радуги. Исаак Ньютон – объяснил появление цветов на основе постановки опытов с призмой Исаак Ньютон – объяснил появление цветов на основе постановки опытов с призмой.

Условия наблюдения радуги: 1. Вид радуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров и количества водяных капель в воздухе. Яркая радуга бывает летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли. Радуги могут принимать различные формы, но общим для них является правило расположения цветов: глядя снаружи внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. 1. Вид радуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров и количества водяных капель в воздухе. Яркая радуга бывает летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли. Радуги могут принимать различные формы, но общим для них является правило расположения цветов: глядя снаружи внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

. 2. Иногда наблюдаются сразу две, реже – три разноцветные дуги. Цвета в дополнительной радуге чередуются в обратном порядке: от фиолетового (внешний край) до красного (внутренний край).

3. Во время наблюдения явления центр окружности, описываемой радугой, лежит на прямой, проходящей через наблюдателя и Солнце, при том для наблюдателя Солнце всегда находится за его спиной, и одновременно видеть Солнце и радугу без использования зеркал невозможно. 4. Чем выше точка зрения наблюдателя тем радуга полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). 5. Когда Солнце поднимается выше 43 градусов над горизонтом, то радуга с поверхности Земли не видна.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Внутри капли свет испытывает одно отражение и два преломления, в двойной радуге два отражения и два преломления Объяснение явления радуги: Объяснение явления радуги:

Схема образования радуги (двойной): 1) сферическая капля, 2) внутреннее отражение, 3) первичная радуга, 4) преломление, 5) вторичная радуга, 6) входящий луч света, 7) ход лучей при формировании первичной радуги, 8) ход лучей при формировании вторичной радуги, 9) наблюдатель, 10) область формирования первичной радуги, 11) область формирования вторичной радуги, 12) облако капелек. Схема прохождения светового луча в капле воды:

Разнообразие радуг: Разнообразие радуг:

Кольцевая радуга Кольцевая радуга Для наблюдателя на земле (как отмечалось выше) радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности, и чем выше точка зрения наблюдателя тем радуга полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). На снимке кольцевая радуга, названной «Призраком Броккена». Свое название явление получило по имени вершины Броккен в Германии, на которой, из-за частых туманов, можно регулярно наблюдать этот эффект.

Когда свет подвергается эффекту обратного рассеивания (дифракция света, ранее уже отраженного в водяных кристаллах облака), он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, и образует эффект, получивший название Глория. Наблюдать этот эффект можно только на облаках, которые находятся прямо перед зрителем или ниже его, в точке, которая находится на противоположной стороне к источнику света. Когда свет подвергается эффекту обратного рассеивания (дифракция света, ранее уже отраженного в водяных кристаллах облака), он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, и образует эффект, получивший название Глория. Наблюдать этот эффект можно только на облаках, которые находятся прямо перед зрителем или ниже его, в точке, которая находится на противоположной стороне к источнику света. Глория Глория

. Радужные круги Глории в Китае еще называют Светом Будды. Радужные круги Глории в Китае еще называют Светом Будды. На этих фотографиях прекрасный радужный ореол окружает тень воздушного шара, упавшую на находящееся ниже него облако Глорию можно только с горы или из самолета, причем источники света (Солнце или Луна) должны находиться прямо за спиной наблюдателя

Туманая радуга Туманая радуга Тума́ная ра́дуга (бе́лая ра́дуга, тума́ная дуга́) радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу, обусловленную преломлением и рассеиванием света в очень мелких капельках воды. Она появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из капелек радиусом около 25 мкм. Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя в оранжевый. Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя в оранжевый.

Перевернутая, околозенитная радуга Перевернутая, околозенитная радуга Околозенитная дуга - это дуга с центром в точке зенита, расположеная выше Солнца приблизительно на 46 градусов. Она видна редко и только в течение нескольких минут, Она видна редко и только в течение нескольких минут, имеет яркие цвета, четкие очертания и всегда параллельна горизонту. Стороннему наблюдателю она напомнит улыбку Чеширского Кота или перевернутую радугу.

Луная, ночная радуга Луная, ночная радуга Луная радуга (также известная как ночная радуга) радуга, порождаемая луной в большей степени, чем Солнцем. Луная радуга сравнительно более бледная, чем обычная. Луная радуга всегда находится на противоположной от Луны стороне неба. Лучше всего луная радуга видна при полной луне, или на фазе луны, близкой к полной, так как в это время луна бывает самой яркой.

Луная, ночная радуга Луная, ночная радуга 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. Отсутствие красного цвета у лунных радуг даже при крупных каплях ливневого дождя объясняется низким уровнем освещения ночью, при котором полностью теряется чувствительность глаза к лучам красного цвета. Остальные цветные лучи радуги также теряют в значительной степени свой цветовой тон из-за ахроматичности (не окрашенности) ночного зрения человека.

Решение проблемы Решение проблемы

Что мы видим на фотографии ? Что мы видим на фотографии ? Условия наблюдения: Снимок сделан в середине августа 2009 года в Бурятии. Местность горная. Полнолуние, на снимке за деревом изображение Луны. Ясное небо. Прошел небольшой дождь или было сыро из-за выпадения росы. Время наблюдения около 23 часов.

Снимок сделан в темное время суток, при отсутствии Солнца. Снимок сделан в темное время суток, при отсутствии Солнца. Луна находится в фазе полнолуния. Луна находится в фазе полнолуния. Луна на высоте намного меньшей, чем 42 о. Луна на высоте намного меньшей, чем 42 о. Прошел небольшой кратковременный дождь. Прошел небольшой кратковременный дождь. Аргументы, считать эту радугу ночной, лунной: Аргументы, считать эту радугу ночной, лунной:

Радуга и Луна на снимке видны для наблюдателя на одной стороне от него. Радуга и Луна на снимке видны для наблюдателя на одной стороне от него. Луна не находится в центре окружности радуги (если судить по аналогии с околозенитной радугой) Луна не находится в центре окружности радуги (если судить по аналогии с околозенитной радугой) Радуга окрашена, причем именно в красный цвет. А не как предполагается в белый. Если присмотреться можно предположить, что виден весь спектр, хотя экспозиция обычная, недлительная. Радуга окрашена, причем именно в красный цвет. А не как предполагается в белый. Если присмотреться можно предположить, что виден весь спектр, хотя экспозиция обычная, недлительная. Противоречия с определением лунной радуги Противоречия с определением лунной радуги:

Заключение по определению вида радуги: Заключение по определению вида радуги: Таким образом, мы предполагаем, что радуга на снимке скорее всего является результатом влияния как Луны, так и Солнца. Можно считать, что эта радуга результат разложения солнечных лучей. Учитывая горную местность, можно предположить, что солнечные лучи еще распространяются в верхних слоях атмосферы, так как Солнце не успело далеко удалиться от линии горизонта.

Центр окружности радуги находится скорее на прямой, соединяющей Солнце и наблюдателя, но никак не Луну и наблюдателя. Цвет радуги является красным, разноцветным. С другой стороны, Луна находится в фазе полнолуния, свет от нее наиболее яркий в это время, поэтому вполне может наблюдаться луная радуга.

Другие необычные оптические явления Другие необычные оптические явления Радужные облака. Цветные полосы возникают прямо на небосводе в результате прохождения света через кристаллы льда в перистых облаках, покрывая небо радужной пленкой

Гало Белые световые окружности вокруг Солнца или Луны, которые возникают в результате преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега, называются гало.

Световые явления, зафиксированные в Сургуте Этот снимок сделан в сентябре 2009 года, я назвала Этот снимок сделан в сентябре 2009 года, я назвала «Закат над Обью». «Закат над Обью». Данное световое явление можно отнести к гало. Данное световое явление можно отнести к гало.

Световые явления, зафиксированные в Сургуте «Второе Солнце» Сургут, сентябрь 2009 года. В момент перед тем, как был сделан снимок, казалось на небе два Солнца. Объяснение явления: яркое свечение облака вызвано отражением солнечного света от капелек воды, которое оказалось сфокусированным. Радужная окраска - из-за преломления и дисперсии света.

«Дорога в небо» Фотография сделана в июле 2010 года на трассе при въезде в город Сургут. Это дневная радуга. Можно отнести к неполной радуге. Световые явления, зафиксированные в Сургуте

Заключение Свет – удивительное физическое явление. Самые привычные явления могут «повернутся» к вам неизведанной стороной. Но мы можем, владея знаниями, попытаться их объяснить. В процессе этой работы я познакомилась с причиной появления радуги, многообразием ее проявления. Узнала о существовании других оптических явлений, таких как гало, глория, столба света. Теперь, используя полученные знания, я могу объяснять некоторые оптические явления, происходящие вокруг нас. Свет – удивительное физическое явление. Самые привычные явления могут «повернутся» к вам неизведанной стороной. Но мы можем, владея знаниями, попытаться их объяснить. В процессе этой работы я познакомилась с причиной появления радуги, многообразием ее проявления. Узнала о существовании других оптических явлений, таких как гало, глория, столба света. Теперь, используя полученные знания, я могу объяснять некоторые оптические явления, происходящие вокруг нас. Зная, как возникает радуга, я попыталась воспроизвести ее. Постановка опытов требует настойчивости и терпения. Придется учесть многие факторы для успешного завершения работы. Зная, как возникает радуга, я попыталась воспроизвести ее. Постановка опытов требует настойчивости и терпения. Придется учесть многие факторы для успешного завершения работы.

Как неожиданно и ярко На влажной небе синеве Воздушная воздвиглась арка В своем минутном торжестве! Один конец в леса вонзила, Другим за облака ушла – она полнеба охватила и в высоте изнемогла. О, в этом радужном видении Какая нега для очей! Оно дано нам на мгновенье. Лови его – лови скорей! Смотри – оно уж побледнело,- Еще минута, две и что ж? Ушло, как то уйдет всецело, Чем ты дышишь и живешь. Ф.И.Тютчев Ф.И.Тютчев

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!