Научная работа Радуга



Районная научно-практическая конференция младших школьников «Шаг в будущее»

Секция «Естественнонаучная»

«Как появляется радуга.

Получение радуги в домашних условиях».

Склярова Залина Викторовна,

ученица 3 «а» класса

Руководитель:

учитель начальных классов

г. Астрахань 2013 год

Содержание

Введение

Значение слова «радуга» в энциклопедических словарях

Легенды и верования, связанные с радугой

История исследования радуги учеными

Образование радуги с точки зрения физики

Описание экспериментов: радуга в домашних условиях

Заключение

Литература

Приложение

Введение

Наверное, нет человека, который не любовался бы радугой. Это великолепное красочное явление на небосводе издавна привлекало всеобщее внимание. Всем нам с детства известна поговорка «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», существует также менее популярный вариант «Как однажды Жан звонарь головою сшиб фонарь». По начальным буквам этих поговорок мы запоминаем названия и последовательность цветов такого необычного и красивого явления природы, как радуга.

Её считали доброй предвестницей, приписывали ей магические свойства. Само название «радуга» происходит от словосочетания «райская дуга». Существует старинное английское поверье, согласно которому у подножия радуги можно найти горшок с золотом. Все знают, что волшебными свойствами радуга может обладать лишь в сказках, а в действительности радуга – это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя. Радугу творят водяные капли: в небе – дождинки, на поливаемом асфальте – капельки, брызги от водяной струи. Радугу могут творить и капли – росинки, которыми осенним утром покрыта низко склонённая трава. Однако не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. Как образуется радуга? Когда и как её можно увидеть? Какова теория этого явления? Можно ли экспериментально исследовать радугу? Как получить искусственную радугу? Ответы на эти и многие другие вопросы даются в этой работе. В работе рассмотрены вопросы геометрии (форма и расположение разноцветных дуг) и физики (законы, определяющие форму и цвета) радуги. Описаны различные способы получения искусственной радуги в обычных условиях. Таким образом, в работе достаточно подробно рассмотрены вопросы получения и исследования искусственной радуги.

Актуальность исследования состоит в том, что развитие творческого мышления становится главным фактором для стремления к развитию и проявлению всех способностей личности. Работая под девизом «Всё, что неизвестно — очень интересно!» можно увлекательно провести время:

— не испугаться неизвестности, а быстро понять, каких знаний не хватает;

— решить, где и как эти знания можно получить, а получив их,

проанализировать свою деятельность;

— в ходе поисково-исследовательской деятельности можно делиться результатами со своими сверстниками.

Благодаря такой работе возрастает активность в познавательной сфере деятельности.

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

Цели исследования:

Рассмотреть и изучить последовательность цветов в радуге;

Исследовать тайну появления радуги в природе

Провести ряд экспериментов для получения радуги в домашних условиях.

Задачи исследования:

Найти и изучить материал, описывающий и объясняющий возникновение радуги.

Выявить основные взгляды ученых.

Найти в интернете и проанализировать материал о радуге.

Первое упоминание о радуге, влияние на жизнь человека.

Подготовить стендовую презентацию материала по теме исследования.

Методы исследования:

Анкетирование

Самостоятельные практические опыты для подтверждения

гипотезы:

опыт: радуга в шкафу;

опыт с пульверизатором;

опыт с мыльными пузырями;

опыт с зеркалом;

опыт с компьютерным диском.

Значение слова «радуга» в энциклопедических словарях

Радуга – разноцветная дуга на небосводе. Наблюдается, когда Солнце

освещает завесу дождя, расположенную на противоположной от него стороне неба. Объясняется преломлением, отражением света в каплях дождя.

(Советский энциклопедический словарь под ред. А.М.Прохорова)

Радуга – разноцветная дугообразная полоса на небесном своде,

образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.

(Толковый словарь русского языка Ожегова С.И.)

Радуга — оптическое явление в атмосфере, наблюдаемое при дожде,

когда лучи солнца преломляются через пелену дождевых капель; на небосклоне появляется окрашенная в цвета спектра дуга, причем наружная сторона — в красный, а внутренняя — в фиолетовый цвет.(По данным Малого Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона) http://slovari.yandex.ru/art.xml?



«Радуга» — претерпевшее изменение слово «райдуга», или Божья

дуга.

(По словарю В.Даля)

История исследования радуги учеными

Персидский астроном Qutb al-Din al-Shirazi (1236—1311), а возможно, его ученик Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена. В 1571 году Флетчер из Бреслау опубликовал работу, в которой утверждал, что наблюдатель видит радугу в результате попадания в его глаз световых лучей, каждый из которых испытывал двукратное преломление в одной капле дождя и последующее преломление в одной капле дождя и последующее отражение от другой капли дождя (рис. 2 а).

Итальянец Антонио Доминико (1566–1624 гг.) предложил иной вариант объяснения прохождения светового луча к наблюдателю. Он утверждал, что световой луч, участвующий в формировании изображения радуги, испытывает двукратное преломление и одно отражение в одной и той же дождевой капле (рис. 2б).

Рис. 2

Исходный солнечный луч А, входя в каплю, преломляется, затем испытывает отражение в точке В и, наконец, выходит из капли, преломляясь в точке С. Он образует угол и в результате наблюдатель видит радугу под углом к направлению падающих солнечных лучей.

Рене Декарт, развивая представления Доминико, объяснил возникновение вторичной радуги. Он исходил из того, что в каждой из точек А, В и С световой луч испытывает как преломление, так и отражение. Правда, лучи отраженные в точке А, а также преломленные в точке В не участвуют в формировании изображения радуги и в данном случае интереса не представляют (рис. 2б). Что же касается луча, отраженного в точке С, то он может, преломившись в точке D, выйти из капли и участвовать в формировании еще одного изображения радуги (рис. 2в), точке D, то вторичная радуга оказывается более бледной. Однако ни Доминико, ни Декарт не сумели объяснить, почему наблюдатель видит радугу именно под углом 42о (или 52о), а главное, они оказались не в состоянии объяснить возникновение цветов радуги. Так, Доминико полагал, что световые лучи, которые проходят внутри капли наименьший путь и поэтому в наименьшей степени смешиваются с темнотой, дают красный цвет, тогда как лучи, проходящие наибольший путь внутри капли, в наибольшей степени смешиваются с темнотой и в результате образуют фиолетовый цвет. Такое объяснение образования разных цветов в радуге возникло в результате неправильного объяснения возникновения цветов.

Говоря о представлениях возникновения цветов, следует начать с теории цветов Аристотеля (IV век до нашей эры). Аристотель утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, “примешиваемой” к солнечному (белому) свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный – при наименьшем. Таким образом, цвета радуги – это сложные цвета, а основным является белый цвет. Интересно, что появление стеклянных призм и первые опыты по наблюдению разложения цвета призмами не породили сомнений в правильности Аристотелевской теории возникновения цветов.

И Хариот, и Марци оставались последователями этой теории. Хариот и Марци независимо друг от друга первые исследовали дисперсию света. Именно Марци установил, что каждому цвету соответствует свой угол преломления.

Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришел к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из нее. Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге». 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, о чём и написал в своей «Оптике». Но в последствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.

Образование радуги с физической точки зрения

После дождя пока маленькие капельки воды еще удерживаются потоками воздуха, лучи солнца проходят сквозь них, преломляются, отражаются и возвращаются к нам под углом 42 градуса. Когда солнечные лучи проходят сквозь капли, свет разлагается на цвета спектра от красного до фиолетового.

Физика радуги

Радуга возникает из-за преломления и отражения солнечного луча на капле воды.

Схема образования радуги.1) капля,

2) внутреннее отражение,

3) первая радуга,

4) преломление,

5) вторая радуга,

6) входящий луч света,

7) ход лучей при формировании первой радуги,

8) ход лучей при формировании второй радуги,

9) наблюдатель,

10-12) область формирования радуги.

Радуга – это замкнутый круг, нижняя часть которого скрыта под горизонтом и потому не видна.

Описание экспериментов: радуга в домашних условиях

Выше рассматривалась теория радуги, и случайные наблюдения этого природного явления. Другое дело – это экспериментальное исследование. Для этого, прежде всего, нужно получить радугу искусственно.

Опыт первый: радуга в шкафу

Оборудование: лист белой бумаги, стекло, источник света солнце.

Выбрать время, когда светит яркое солнце, прикрыть жалюзи, оставив маленькую щель. Из-за преломления света через стекло на бумаге возникает радуга.

Опыт второй

Оборудование: пульверизатор, наполненный водой, источник света солнце.

Создаем облако падающих в воздухе капель и на них наблюдаем радугу.

Условия такого опыта вполне соответствует природным, однако, получить требуемое облако совсем не просто.

Опыт третий

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

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

Опыт четвертый

Оборудование: таз, до краев наполненный водой; зеркальце, установленное в воде под углом 25°; источник света солнце.

В солнечный день поставим около окна таз с водой и опускаем в него зеркало. Зеркало нуждается в подставке, так как угол между ним и поверхностью воды должен составлять 25°. Если зеркальце «поймает» луч света, то в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на стене или на потолке возникнет радуга.

Этот опыт можно провести и вечером: тогда источником света выступит настольная лампа. Спектр получится в затемненном помещении.

Опыт пятый

Оборудование: компьютерный диск, источник света солнце.

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.

Вывод: проделав опыты я узнала, что радугу можно получить в домашних условиях.

Заключение

Выполнив эту работу, я убедилась, как много удивительного и полезного для практической деятельности может заключаться в явлении преломлении света. Именно оно позволяет объяснить такую «загадку» природы, как радуга. При этом узнала, как благодаря Ньютону были разрушены вековые представления о происхождении цветов. Знакомство с новым предметом с физикой и в частности с явлением радуги узнала законы, новые понятия, которые расширяют область знаний. Радуга – очень интересное явление, изучение которого требует больших усилий и является очень интересным. Изучению радуги способствует получение её в домашних условиях. Получение радуги экспериментальным методом (искусственная радуга) позволяет провести исследование этой радуги. Полученные результаты при исследовании могут быть интересны и полезны как для стороннего наблюдателя, так и для школьников.

Литература

Белкин И. К. Что такое радуга? – «Квант»1984,   № 12, стр. 20.

Булат В. Л. Оптические явления в природе. М.: Просвещение, 1974г., 143 с.

Гегузин Я. Е. «Кто творит радугу?» – Квант 1988г.,  № 6, стр.46.

Майер В. В., Майер Р. В. «Искусственная радуга» – Квант 1988г.,  № 6, стр.48.

Ньютон И. Лекции по оптике.

Тарасов Л. В. Физика в природе. – М.: Просвещение, 1988г.








sitemap
sitemap