on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 37 гостей.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Цвета радуги.

425. Радугу обычно объясняют простым преломлением и отражением солнечных лучей в каплях дождя. Однако, поскольку диапазон углов падения лучей на поверхность капли довольно велик (рис.), казалось бы, лучи − пусть даже одного цвета − должны выходить из капли тоже под разными углами. Почему же тогда в радуге каждый цвет занимает совершенно определенное положение?


Лучи света, падающие на водяную каплю.

 Кстати дает ли радуга такие же «чистые» цвета, как призма? Если радуга действительно обусловлена простым преломлением, то цвета в ней должны быть чистыми.
 Почему в побочной радуге (которая иногда видна за основной) расположение цветов противоположно тому, что наблюдается в основной радуге? Почему так редко удается увидеть побочную радугу? И, кстати, почему вообще возникает одновременно не больше двух радуг? Если основная радуга соответствует однократному отражению лучей внутри капли, а побочная − двукратному, то почему не может быть радуги, обусловленной большим числом внутренних отражений?
 Двойную радугу можно также наблюдать ночью при слабом дожде в луче прожектора. Когда луч перемещается по небу. радуги бегают по нему вверх-вниз, иногда исчезая на короткое время. Как объяснить такое перемещение радуги?

Ответ:
 Свет выходит из капли в широком диапазоне углов, но наибольшая интенсивность наблюдается под углом, соответствующим радуге (выражаясь языком геометрической оптики, плотность пучка выходящих из капли лучей под этим углом максимальна). Так как видимый свет различных длин волн преломляется в капле по-разному (синий преломляется сильнее красного), точное значение угла, под которым интенсивность выходящего пучка максимальна, зависит от длины волны света (то есть цвета). Поэтому под тем углом, под которым видна радуга, цвета не только наиболее ярки, но и слегка разделены, так что мы можем различить их. Однако дисперсия, которой обусловлено разделение цветов, здесь происходит иначе, нежели в призме. Первое указание на истинную причину этой дисперсии дает нам существование дополнительных радуг (см. задачу 427).
 Цвета в побочной радуге располагаются в обратной последовательности, так как она образуется в результате двукратного отражения света внутри каждой капли.
 В этом случае лучи света выходят из капли под другими углами, чем те, которые дают основную радугу. Так как синий свет преломляется сильнее, чем красный, капли, ответственные за синий цвет в побочной радуге, должны быть видны под большим углом, чем капли, дающие красный цвет. Для основной радуги справедливо обратное, поскольку при ее образовании лучи отражаются внутри капли один раз. Поэтому порядок цветов в основной и побочной радугах разный.
 В лабораторных условиях удавалось наблюдать одновременно больше двух радуг [см., например, American Journal of Physics, 44, 421 1976)]. Существует несколько сообщений о наблюдении радуги третьего порядка (соответствующей трехкратному внутреннему отражению). Солнце при этом было низко над горизонтом, под темными облаками.
 Радуги высших порядков наблюдать не удается, так как они слабее рассеянного света неба и бликов от света, рассеянного от внешней поверхности капель (который вообще не претерпевает отражений внутри капли).


Смотрите еще