Размерът и формата на капките и техният ефект върху външния вид на дъгата
Изчисления по формулите на теорията на дифракцията, извършени за капки от различни
размер, показа, че целият външен вид на дъгата - ширината на дъгите, наличието, местоположението и
яркостта на отделните цветови тонове, позицията на допълнителните дъги е много силна
зависи от размера на дъждовните капки. Ето основните характеристики на външния
тип дъга за капчици с различни радиуси.
Радиус на капките 0,5—1 mm. Външният ръб на основната дъга е ярък,
тъмночервено, последвано от светлочервено и след това се редуват всички цветове на дъгата.
Виолетово и зелено изглеждат особено ярки. Има много допълнителни дъги (до
пет), те редуват лилаво-розови тонове със зелено. Допълнителни дъги
непосредствено до главните дъги.
Радиус на капката 0,25 mm. Червеният кран на дъгата е станал по-слаб. Други цветове
все още се виждат. Сменят се няколко лилаво-розови допълнителни дъги
Радиус на капките 0,10—0,15 mm. Вече няма червено в основната дъга.
Външният ръб на дъгата е оранжев. Останалата част от дъгата е добре развита.
Допълнителните дъги стават все по-жълти. Между тях и между осн
дъга и се появиха първите допълнителни пропуски.
Радиусът на капката е 0,04—0,05 mm. Дъгата е станала забележимо по-широка и по-бледа, Външна
ръбът му е бледожълт. Най-яркият цвят е лилав. Първо
допълнителната дъга е отделена от основната дъга с доста широка празнина,
цветът му е белезникав, леко зеленикав и белезникаво-виолетов.
Радиус на капката 0,03 mm. Основната дъга е още по-широка и много слаба
леко жълтеникав ръб, съдържа отделни бели ивици.
Радиусът на капката е 0,025 mm или по-малко. Дъгата е напълно бяла. Тяприблизително
два пъти по-широк от обикновената дъга и има вид на лъскава бяла ивица. Вътре в нея
може да има допълнителни цветни дъги, първоначално бледосини или зелени,
По този начин, чрез появата на дъгата, човек може приблизително да оцени размера на дъждовните капки,
които образуват тази дъга. Като цяло, колкото по-големи са дъждовните капки, толкова по-добра е дъгата.
се оказва по-тесен и по-ярък, особено характерен за големи капки е
наличието на наситено червено в основната дъга. Многобройни
допълнителните дъги също имат ярки цветове и директно, без
пропуски, съседни на основните дъги. Колкото по-малки са капките, толкова е дъгата
става по-широк и избелял с оранжев или жълт ръб.
Допълнителните дъги са по-далеч една от друга и от основните дъги.
Видът на дъгата също зависи от формата на капките. При падане във въздуха големи капки
сплескват се, губят своята сферичност. Вертикалното сечение на такива капки
приближава елипса. Изчисленията показаха, че минималното отклонение на червеното
лъчи, преминаващи през сплескани капки с радиус 0,5 mm, е 140°.
Следователно ъгловият размер на червената дъга няма да бъде 42°, а само 40°. За още
големи капки, например с радиус 1,0 мм, минималното отклонение на червеното
лъчите ще бъдат 149°, а червената дъга на дъгата ще има размер 31°, вместо
42°. По този начин, колкото по-силно е сплескването на капките, толкова по-малък е радиусът
дъгата, която образуват.
"Тайната" на допълнителните дъги е разгадана!
A. Fraser, като същевременно разгледа влиянието на размера и формата на капките върху външния вид
дъга, успя да разкрие "тайната" на появата на допълнителни дъги. Възможно най-скоро
беше казано, че намаляването на размера на преобладаващите капчици и сплескването на големите
действат в противоположни посоки. Какво ще надделее? Кога и какво
ще надделее ли влиянието?
Ясна илюстрация на взаимодействието на двата фактора и тяхното съвместно влияние
върху вида на дъгата са фиг. 3aиb, съставени от A. Fraser,
въз основа на изчисления: Тези цифри показват разпределението на интензитета
светлина в основната дъга и допълнителни дъги, в зависимост от размера на капката.
Сложна вълнообразна повърхност на преден план (фиг.3a)
съставен от много отделни криви. Всяка крива дава разпределение
и интензитета на светлината в дъгата от една капка. Начертава се всяка пета крива
по-дебел, числата вдясно показват радиуса на капката, съответстващ на кривата, в
милиметри. Всички криви започват отляво с много нисък интензитет (отвън
дъги), след което бързо се повишават до максимум между 138° и 139° (първото
дъга). Следващият хребет вдясно е първата допълнителна дъга, последвана от втората
допълнителна дъга и т.н. Разстоянието между дъгите, както се вижда от фигурата,
намалява бързо с увеличаване на радиуса на капката. Това е ефектът от първия фактор.
Дъгата става по-тясна с увеличаване на размера на капката.
Горната крива S е резултат от добавяне на приноса на капчици от всички размери.
Той характеризира разпределението на интензитета на светлината в крайната дъга,
които виждаме.
137 138 139 140 141 142
Ъглово разстояние от Слънцето
137 138 139 140 141 142
Ъглово разстояние от Слънцето
Ориз. 3. Разпределение на интензитета на светлината в основната дъга и допълнителна
дъги в зависимост от размера на капката.
а - без сплескванекапки; b - като се вземе предвид сплескването на капките. С-
Фигура 3bпоказва същите криви, но сега ефектът на сплескването е взет предвид
капки, колкото по-силни са, толкова по-големи са капките. Индивидуални извивки за големи
сплесканите капчици се изместват към по-големи минимални ъгли на отклонение от
Слънце (или, което е същото, в посока на намаляване на радиусите на дъгите) и в резултат
цялата вълнообразна повърхност се оказа извита надясно (индивид
максимумите са отишли надясно). Това доведе до факта, че на получената обща сума
крива се появи, в допълнение към основната дъга, допълнителни дъги, по ъглите
разстояния от Слънцето: първото -140,5°, второто -141,3°, третото - 142,4°,
Допълнителни дъги се виждат само близо до върха на основната дъга, тъй като те
образувани само от вертикални или близки до тях лъчи, преминали през
елипсовидни сечения на капки.
Изчисленията показват, но това се вижда и от фиг.3b, че
Освен това, дъгите се създават главно от капки с размер от 0,2 до 0,3 mm.
По-големите и по-малките капки дават максимуми, които се припокриват.
приятел и твърде далеч от основната дъга (те отиват вдясно). дъги
капки с диаметър 0,2-0,3 mm са в предпочитана позиция, тъй като
върховете им не са се изместили никъде. Следователно може да се заключи, че
допълнителни дъги се виждат, ако при силен дъжд присъстват в значителни,
броя на капките с радиус 0,25 mm и няколко по-големи капки, които смазват
снимка. Следователно допълнителните дъги са по-често видими и най-цветните не са много ярки.
интензивни летни дъждове. Те също се появяват на фона на воал от
малки капки,образува се при пръскане на вода в напоителни канали
Възможно ли е да видим целия кръг на дъгата?От повърхността на Земята можем да наблюдаваме
дъга в най-добрия случай под формата на половин кръг, когато Слънцето е на
хоризонт. Когато Слънцето изгрява, дъгата отива под хоризонта. Първата дъга може да бъде
да вижда на височини на Слънцето повече от 42 °, а вторият - повече от 50 °. От самолет и
по-добре от хеликоптер (повече изглед) можете да гледате дъгата под формата на цял кръг!
Описанието на такава кръгла дъга (тя и дъгата, тоест дъгата, вече е неудобно
име!) е публикувано в списание "Nature". Тя е видяна от пътниците на самолета,
полет в района на Новосибирск на височина 1000 м.
Поляризирайте светлината на дъгите. Светлината на дъгата се характеризира с необичайно висока
степен на поляризация. В първата дъга достига 90%, във втората около 80%. IN
Това е лесно да се види, ако погледнете дъгата през поляризационна призма.
Никола. При малки ъгли на завъртане на призмата дъгата изчезва напълно.
Дъга без дъжд?
Има ли дъги без дъжд или без дъждовни ивици? Оказва се, че има
в лабораторията. Изкуствените дъги са създадени чрез пречупване
светлина в една суспендирана капка дестилирана вода, вода със сироп или
бистро масло. Размерите на капките варират от 1,5 до 4,5 mm. тежки капки
опънати под действието на гравитацията, а напречното им сечение във вертикала
равнината беше елипса. Когато капката е осветена от хелиев лъч
неонов лазер (с дължина на вълната 0,6328 μm), не само първият и
вторият от дъгата, но също така и изключително ярките трети и четвърти, центрирани наоколо
източник на светлина (в този случай лазер). Понякога успявахизравни се
пета и шеста дъга. Тези дъги, като първата и втората, снопът беше настрана,
И така, една капка създаде толкова много дъги! Вярно е, че тези дъги не бяха
преливащ се. Всички те бяха от един и същи цвят, червени, тъй като не бяха образувани от бяло
източник на светлина, но монохроматичен червен лъч.
Мъглива дъга
В природата има бели дъги, които бяха споменати по-горе. Появяват се
когато се осветява от слънчевите лъчи, слаба мъгла, състояща се от капчици
с радиус от 0,025 mm или по-малко. Наричат се мъгливи дъги. В допълнение към основното
дъги под формата на блестяща бяла дъга с едва видим жълтеникав ръб
понякога се наблюдават цветни допълнителни дъги: много слабо синьо или
зелена дъга и след това белезникаво червено.
Подобно изглеждаща бяла дъга може да се види при лъч от прожектор
разположен зад вас осветява силна мъгла или лека мъгла пред вас.
Вие. Дори една улична лампа може да създаде, макар и много слаба, бяла дъга,
видими на тъмния фон на нощното небе.
Лунни дъги
Подобно на слънчевите дъги, могат да се появят и лунни дъги. Те са по-слаби и
появяват се при пълнолуние. Лунните дъги са по-редки от
слънчево. За възникването им е необходима комбинация от две условия: пълна
Луната не е скрита от облаци и падащ проливен дъжд или неговите ивици
(не достига до Земята). Душове поради дневна конвекция
движения на въздуха, падат много по-рядко през нощта.
Лунните дъги могат да се наблюдават навсякъде по света
горните две условия.
Дневни, слънчеви дъги, дори образувани от самите малки капкидъжд
или мъгла, доста белезникава, лека, но поне външният им ръб
слабо, но оцветени в оранжево или жълто. Дъги, образувани от луната
лъчи, изобщо не оправдават името си, тъй като не са ирисцентни и
изглеждат като леки, напълно бели дъги.
Липсата на червен цвят в лунните дъги дори при големи дъждовни капки
валежите се обяснява с ниското ниво на осветеност през нощта, при което напълно
чувствителността на окото към червените лъчи се губи. Друг цвят
лъчите на дъгата също губят голяма част от цветовия си тон поради
ахроматичност (неоцветено) човешко нощно виждане.
Министерство на общото и професионалното образование на България