Что такое радуга?
Радуга - это солнечный свет, распространяющийся в спектр цветов, который мы можем увидеть. Потому что радуга - это оптическое явление (для любителей фантастики это похоже на голограмму), это не то, к чему можно прикоснуться или что оно существует в определенном месте.
Вы когда-нибудь задумывались, откуда взято слово «радуга»? «Дождевая» часть обозначает дождевые капли, необходимые для ее изготовления, а «лучевая» относится к форме дуги.
Какие ингредиенты необходимы для создания радуги?
Радуга, как правило, всплывает во время солнечного дождя (дождь и солнце одновременно), поэтому, если вы догадались, что солнце и дождь являются двумя ключевыми составляющими создания радуги, вы правы.
Радуга образуется, когда встречаются следующие условия:
- Солнце отстает от позиции наблюдателя и находится на высоте не более 42 ° над горизонтом
- Дождь перед наблюдателем
- Капли воды плавают в воздухе (вот почему мы видим радугу сразу после дождя)
- Небо ясно достаточно облаков для радуги , чтобы увидеть.
Функция дождевых капель
Процесс создания радуги начинается, когда солнечный свет падает на каплю дождя . Когда световые лучи солнца падают и попадают в капли воды, их скорость немного замедляется (потому что вода плотнее воздуха). Это заставляет путь света изгибаться или «преломляться».
Прежде чем мы продолжим, давайте упомянем несколько вещей о свете:
- Видимый свет состоит из волн разных цветов (которые при смешивании выглядят белыми)
- Свет движется по прямой линии, если что-то его не отражает, не изгибает (преломляет) или не рассеивает. Когда происходит что-то из этого, различные цветовые волны разделяются, и каждый может быть виден.
Таким образом, когда луч света входит в каплю дождя и изгибается, он разделяется на составляющие длины волны цвета. Свет продолжает проходить сквозь каплю до тех пор, пока он не отскочит (не отразится) от задней части капли и не выйдет за ее противоположную сторону под углом 42 °. Когда свет (все еще разделенный по цветовой гамме) выходит из капельки воды, он ускоряется, возвращаясь в менее плотный воздух и преломляется (второй раз) вниз к глазам.
Примените этот процесс ко всей коллекции капель дождя в небе и вуаля, вы получите целую радугу.
Почему радуги следуют за ROYGBIV
Вы когда-нибудь замечали, как цвета радуги (от внешнего края к внутренней) всегда становятся красным, оранжевым, желтым, зеленым, синим, индиго, фиолетовым?
Чтобы выяснить, почему это так, давайте рассмотрим капли дождя на двух уровнях, один над другим. На предыдущей диаграмме мы видим, что красный свет преломляется из капли воды под более крутым углом к земле. Поэтому, когда вы смотрите под крутым углом, красный свет от высших капель движется под правильным углом, чтобы встретиться глазами. (Волны других цветов выходят из этих капель под более мелкими углами и, следовательно, проходят над головой.) Вот почему красный цвет появляется на вершине радуги. Теперь рассмотрим нижние капли дождя. При взгляде под более мелкими углами все капли в пределах этой прямой видимости направляют фиолетовый свет в глаз, в то время как красный свет направляется из периферийного зрения и направляется вниз к ногам. Вот почему фиолетовый цвет появляется на дне радуги.
Почему радуга имеет форму дуги?
Теперь мы знаем, как образуются радуги, но как насчет того, где они приобретают форму дуги?
Поскольку капли дождя имеют относительно круглую форму, отражение, которое они создают, также изогнуто. Хотите верьте, хотите нет, но полная радуга - это полный круг, только другую половину мы не видим, потому что земля мешает.
Чем ниже солнце к горизонту, тем больше полного круга мы можем видеть.
Самолеты открывают полный обзор, поскольку наблюдатель может смотреть как вверх, так и вниз, чтобы увидеть полный круговой изгиб.
Двойные радуги
Несколько минут назад мы узнали, как свет проходит трехступенчатое этапы (преломление, отражение, преломление) внутри капли дождя, чтобы сформировать первичную радугу. Но иногда свет падает на спину дождевой капли дважды, а не один раз. Этот «повторно отраженный» свет выходит из капли под другим углом (50 ° вместо 42 °), что приводит к вторичной радуге, которая появляется над основным луком.
Поскольку свет подвергается двум отражениям внутри дождевой капли, и меньшее количество лучей проходит через 4 ступени, его интенсивность уменьшается благодаря этому второму отражению, и в результате его цвета не такие яркие. Другое различие между одинарной и двойной радугой заключается в том, что цветовая схема для двойной радуги меняется на противоположную. (Его цвета - фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный.) Это потому, что фиолетовый свет от высших капель дождя попадает в глаза, в то время как красный свет от той же капли проходит над головой. В то же время красный свет от нижних капель дождя попадает в глаза, а красный свет от этих капель направлен на ноги и не виден.
Тройные радуги
Тройные и четверные радуги встречаются крайне редко. Мало того, что это потребовало бы многократных отражений в капле дождя, но каждая итерация привела бы к более слабому дугу, который сделал бы третичные и четвертичные радуги довольно трудно различимыми.
Когда они образуются, тройные радуги обычно видны на внутренней стороне первичной дуги (как видно на фото выше) или в виде небольшой соединительной дуги между первичной и вторичной дугами.