II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Природные явления. Оглавление. Глава 1. Природное явление – радуга стр. 4. Глава 2. Получение радуги в домашних условиях стр. 7. Заключение стр. 8. Список источников и литературы стр. 9. Приложение № 1 стр. 10. Приложение № 2 стр. 11. Приложение № 3 стр. 11. Приложение № 4 стр. 12. Приложение № 5 стр. 12. Приложение № 6 стр. 13. Приложение № 7 стр. 14. Приложение № 8 стр. 15. Приложение № 9 стр. 15. Введение. Разноцветное коромысло через реку повисло. (Загадка, ответ – радуга) Каждый человек хотя бы раз в жизни любовался чудесным природным явлением – радугой. Как правило, радуга появляется после дождя. Я много раз видел радугу, и всегда ее появление приводило меня в восторг. Летом в один из солнечных дней начался дождь: теплый, мелко моросящий. После того как он прекратился, я первым увидел в небе радугу. Я захотел узнать – что же такое радуга и как она появляется. Цель исследования: определить, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги, и можно ли получить радугу в домашних условиях. Объект исследования – природное явление радуга. Предмет исследования – происхождение радуги. Задачи исследования – найти ответы на следующие вопросы: Как появляется радуга? Радуга появляется только в солнечную погоду или ее можно увидеть ночью? Можно ли получить радугу в домашних условиях? Выдвинутые гипотезы (предположения): Предположим, что радуга появляется только в солнечный день после дождя. Предположим, что ночью радугу в природе увидеть невозможно. Предположим, что радугу можно получить, если заменить солнечные лучи искусственным источником света. Основные методы: изучение литературы, наблюдение, эксперимент. Природное явление – радуга. Что же такое радуга? Почему в небе появляется такая красочная, цветная дуга? На данные вопросы я нашел ответы в детских энциклопедиях. Солнечным днем в любой момент можно увидеть радугу – достаточно взять шланг и начать поливать цветы в саду. Если при этом встать спиной к солнцу, то обязательно увидишь радугу, которая появляется от лучей солнца, освещающих водные брызги. Так же возникает и настоящая радуга, только в этом случае солнечные лучи проходят не сквозь мелкие брызги воды, а сквозь завесу дождя, который идет где-то в отдалении. Радуга появляется, когда мы стоим спиной к солнцу, а перед нами идет дождь. Но ведь обычный солнечный свет мы видим как белый или бесцветный. Почему же проходя через брызги воды, солнечные лучи образуют радугу? Оказывается, свет вовсе и не белый, на самом деле он состоит из разных цветов. Когда солнечный свет проходит сквозь воздух, мы видим его как белый свет. Но стоит на пути солнечных лучей появиться дождевой капле, как солнечный луч, проходя через эту каплю и дважды преломляясь, образует радугу: составляющие солнечный луч разноцветные лучи изменяют свое направление и отклоняются на неодинаковые углы – расходятся в виде веера (преломляются). Свет разбивается, потому что более короткие волны такие, как синие, изгибаются сильнее, чем более длинные, такие как красные. Разрозненные лучи отражаются обратной стороной капель и на выходе снова преломляются. Эти лучи попадают в наш глаз порознь, в виде яркой радуги. Радуга – это множество отдельных дождевых капель, выполняющих роль крошечных зеркал. Они сначала преломляют падающие на них солнечные лучи, разлагая белый свет на все цвета, а потом отражают своей внутренней стороной, делая их доступными нашему глазу (приложение № 1). Каждый цвет радуги получается благодаря тому, что разные лучи выходят из преломляющей капли дождя (призмы) под разными друг от друга углами, и мы видим четкие аккуратные полоски разных цветов. Количество этих цветов всегда 7 и они расположены в строгой последовательности – у каждого цвета свое строго закрепленное за ним место. Когда солнечный свет попадает на скошенный торец зеркала, грань стеклянной призмы или поверхность мыльного пузыря, то нам удается увидеть в нем целый набор цветов. В каждом из этих случаев происходит то, что белые лучи распадаются в соответствии с длинами волн на красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые цвета. В результате перед нашими глазами предстает полоска, состоящая из параллельных линий разного цвета, причем на их границах один цвет плавно переходит в другой. Такая полоска называется спектр. Красная линия всегда находится на одном конце спектра, а фиолетовая – на другом. Это определяется различием длины волн лучей различного цвета: она возрастает от фиолетового к красному. Поэтому, глядя на радугу, мы видим, что на вершине ее всегда красный цвет, а внизу – фиолетовый. Радуга, по сути, является спектром, раскинувшимся дугой по небу. Многие знают фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Каждое слово этой фразы начинается с буквы, обозначающей цвет: каждый (Красный) охотник (Оранжевый) желает (Желтый) знать (Зеленый), где (Голубой) сидит (Синий) фазан (Фиолетовый). Вот так легко запомнить цвета радуги. Но действительно ли белый цвет состоит из семи цветов? Чтобы ответить на этот вопрос, мы с мамой провели обратный опыт. Если белый цвет состоит из семи цветов, то семь цветов должны дать белый цвет. Я разделил белый круг на 7 равных частей и раскрасил в цвета радуги. Дальше мы продели сквозь центр круга шариковую ручку и закрепили его. Раскрутив круг, мы увидели, как разноцветный диск «превратился» в белый (приложение № 2). Радуга, которая возникает после дождя или в брызгах фонтанов, водопадов – это первичная радуга. Но встречаются и две радуги одновременно: вторая радуга выше первой, но менее яркая и цвета в ней расположены в обратном порядке (приложение № 3). Чтобы увидеть радугу, нужно находиться строго между солнцем (оно должно быть сзади вас) и дождем, водопадом, брызгами воды (они должны быть перед вами). В природе встречаются различные виды радуги. Очень редкое природное явление – огненная радуга, а бывает радуга без дождя (приложение № 4). Вывод: радуга появляется в солнечную погоду после дождя либо в брызгах водопада, когда солнечные лучи проходят сквозь капли воды. В интернете я нашел уникальные фотографии ночной радуги. Оказывается радугу можно увидеть не только днем в солнечную погоду, но и ночью (приложение № 5). Лунная радуга (также известная как ночная радуга) – это радуга, порождаемая луной в большей степени, чем солнцем. Лунная радуга более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что лунный свет менее яркий, чем солнечный. Лунная радуга всегда находится на противоположной от луны стороне неба. Мы привыкли, что радуга бывает летом, когда идет дождь. Но можно увидеть радугу и в холодную погоду: над ледником, над домами (приложение № 6). Два человека не могут видеть одну и ту же радугу. Свет, отраженный от определенных дождевых капель, отражается от других капель с совершенно разного угла для каждого из нас. Это создает и разный образ радуги. Так как два человека не могут находиться в одном и том же месте, они не могут видеть одну и ту же радугу. Более того, даже каждый наш глаз видит разную радугу. Вывод: радугу можно увидеть практически в любое время суток, даже ночью в зимнюю стужу. Получение радуги в домашних условиях. Для проверки своих предположений я провел несколько опытов. Опыт первый. Оборудование: компакт – диск, источник света – электрическая лампа. Я взял компакт – диск и поймал луч электрической лампы. Получилась вот такая радуга (приложение № 7). Чем острее угол, тем цветовая гамма лучей ярче. Опыт второй. Оборудование: таз, наполненный водой; зеркальце на подставке, установленное в воде; источник света – фонарик. Мы с мамой поставили таз с водой на пол и опустили в него зеркало. Зеркальцем «поймали» луч фонарика, в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала, на белом листе бумаги возникла радуга. При этом свет был выключен. Получилась такая радуга (приложение № 8). Опыт третий. Оборудование: таз, мыльный раствор, проволока. Я налил в таз воды, добавил туда мыло (шампунь). Свернул проволоку в кольцо и опустил его в мыльный раствор. Подержав его в растворе, аккуратно вынул колечко из него – внутри кольца образовалась пленка. Посмотрев под ярким светом с обратной стороны на мыльную пленку в кольце, я увидел там полосы цветов, как у радуги (приложение № 9). Вывод: проведенные опыты подтвердили мои предположения – радугу действительно можно получить в домашних условиях, даже с помощью искусственного света. Заключение. Тема радуги меня очень заинтересовала, я изучил литературу, провел опыты. Все выдвинутые мной предположения в основном подтвердились. Радуга – удивительное явление природы, можно сказать чудо природы, которое никогда не перестанет нас восхищать. Теперь мы знаем, что радугу можно получить и дома, в любое время. «Домашняя» радуга ничуть не хуже природной и от нее тоже становится радостнее на душе. Список источников и литературы. Азбука природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее растительном и животном мире. Москва, издательский дом «Ридерз Дайджест», 1997 г., с. 15. Большая энциклопедия знаний. Москва, издательство «ЭКСМО», 2012 г., с. 113. Я познаю мир: Детская энциклопедия. Физика/ под ред. О. Г. Хинн. Москва, ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998 г., с. 480.