Веселка в хімічному студентському словнику - навчальні помічники
Веселка - найвідоміше атмосферне природне явище. Це можна спостерігати, коли у вас є сонце за спиною, а відступаюча дощова хмара висвітлюється сонцем. Колірна смуга із спектральними кольорами червоним, оранжевим, жовтим, зеленим, синім та фіолетовим характерна для веселки, завдяки чому кольори завжди відображаються в однаковому порядку.
Іноді над веселкою можна спостерігати другу, більш слабку вторинну веселку, в якій видно зворотну послідовність кольорів.
Найвідомішим атмосферним явищем є веселка. Всі бачили це раніше і зачаровані його грою кольорів. Однак веселку зазвичай бачать випадково. Якщо ви хочете шукати саме веселку, ви повинні знати, в яких умовах можна знайти веселку. Веселка видна лише тоді, коли світить сонце, коли йде дощ.
Веселка - це частина дуги, центр якої лежить на прямій, проведеній сонцем через око спостерігача. Зовні він червоний, а потім помаранчевий, жовтий, зелений, синій і фіолетовий з плавними переходами.
DESCARTES виявив, що відхилення світла дуже залежить від кута падіння паралельного сонячного світла. Кут між виникаючими та падаючими променями ніколи не перевищує 42 °.
Це означає, що висота сонця повинна бути менше 42 °. Якщо сонце вище, веселки не видно. Влітку сонце сходить до 60 °. Тому найкращі умови спостереження за веселкою - це ввечері та вранці, коли сонце рівне, нижче 42 °. Тоді веселка особливо високо над горизонтом. З іншого боку, в зимові місяці сонце ніколи не сходить вище 42 °, тому веселка може з'являтися протягом дня.
Якщо сонячне світло падає на дощові краплі, частина світла бажано з’являтися знову під певним кутом.
При попаданні на дощову краплю промінь світла частково відбивається, частково заломлюється, зламана частина потім просвічує крізь краплю і знову відбивається незначною мірою на "задній стороні" (стороні, зверненій від спостерігача) краплі, тоді як більша частина світла відбивається залишає краплю з оновленим заломленням і не видно спостерігачеві. Відбитий промінь ще раз перетинає краплю, а також залишає краплю із заломленням. Це випромінювання, яке виникає після одноразового відбиття, створює головну веселку (рис. 3).
Іноді над веселкою можна побачити другу, більш слабку веселку, вторинну веселку, яка також відома як головна веселка (рис. 1). Вторинну веселку можна спостерігати під кутом приблизно 52 °.
Вторинна веселка виникає тому, що невелика частина випромінювання не виходить відразу після відбиття, а відбивається вдруге і лише тоді залишає краплю після заломлення. Це подвійно відбите випромінювання створює другу, слабшу дугу, вторинну веселку. Колірна послідовність є протилежною до основної веселки, оскільки друге відображення змінює послідовність. Цей процес можна було б продовжувати, оскільки невелика частка випромінювання відбивається знову і знову, тоді як решта виникає. Це насправді може призвести до набагато слабших веселок. Однак третя дуга вже така низької інтенсивності, що її неможливо побачити неозброєним оком.
Британський математик і астроном ДЖОРДЖ ЕЙРІ (1801-1892) розробив модифіковану теорію веселки, оскільки підхід DESCARTES не міг пояснити, чому веселки часом інтенсивніші, іноді слабші, іноді ширші, іноді вужчі, іноді чіткіші, а іноді більш розмиті. Хоча модель DESCARTES була заснована на чисто-променевій оптиці, AIRY також розглядає хвильову природу світла. Спочатку він дивиться на пучок променів, що падають паралельно краплі, які знову залишають краплю після заломлення, відбиття та заломлення. Оскільки промені потрапляють у краплю на різній висоті, кожен з цих променів подолав різну відстань після виходу, і між хвилями існує різниця в шляху, тому гребені хвиль зміщуються один проти одного.
Заломлення і повне відбиття світла в дощовій краплі
Виникають перешкоди, тобто хвилі послаблюють одна одну, за винятком тих, різниця ходів яких кратна довжині хвилі. Під цими кутами виникають максимуми інтенсивності. Загальна кількість максимумів залежить від кривизни поверхні крапель і, отже, від їх радіуса. Невелика кривизна, яка є у випадку великих крапель, часто призводить лише до максимуму. При менших краплях існує кілька максимумів зменшення інтенсивності. Положення максимумів також відрізняється для різних кольорів. Їх взаємне розташування знову залежить від розміру крапель: при великих краплях максимуми віддаляються один від одного, і отримуються ширші, чіткіші смуги, ніж при малих краплях води. Це пояснює спостереження, що іноді на внутрішній стороні веселки червоний колір супроводжується вдруге, а можливо, більше разів - спектральними кольорами.