Кольори веселки-метерологічне явище

Райдуги є метерологічним явищем, яке викликане віддзеркаленням ,заломленням  і дисперсією світла в краплях води в результаті вспектрі світла з’являється в небі. Він приймає форму багатобарвним кругової дуги . Rainbows викликані сонячними променями завжди з’являються в розділі небо прямо навпроти сонця.

Райдуги можуть бути повноцінними колами. Проте, спостерігач зазвичай бачить тільки дугу, утворену освітлюваних крапель над землею, і по центру на лінії від сонця до ока спостерігача.

У первинній веселці, дуга показує червоний колір на зовнішній частині і фіолетовому на внутрішній стороні. Ця веселка викликана світла будучи переломлється при вході в краплю води, потім відбивається всередині на задній частині краплі і заломлених знову при виході з неї.

У подвійній веселці, друга дуга видно зовні первинної дуги, і має порядок його кольору міняється місцями, з червоним на внутрішній стороні дуги. Це викликано світло відбивається двічі на внутрішній стороні краплі, перш ніж покинути його.

Радуга не перебуває на певній відстані від спостерігача, але виходить від оптичної ілюзії, викликаної будь-яким крапель води розглядається під певним кутом по відношенню до джерела світла. Таким чином, веселка не є об’єктом і не може бути фізично підійшов. Справді, це неможливо для спостерігача, щоб побачити веселку з крапель води під будь-яким кутом, крім звичайного одного з 42 градусів від напрямку, протилежної джерела світла. Навіть якщо спостерігач бачить іншого спостерігача, який, здається, «під» або «в кінці» веселки, то другий спостерігач буде бачити різні веселки подалі-під тим же кутом, як показано на першому спостерігача.

Райдужні охоплюють безперервний спектр кольорів. Будь-які окремі смуги сприймаються є артефактом людського кольорового бачення , і не смугастість будь-якого типу не розглядаються в чорно-білій фотографії веселки, тільки гладкі градації інтенсивності до максимуму, а потім згасання до іншої сторони. Для квітів видно людським оком, найбільш часто згадуваних і запам’ятав послідовність Newton «s семиразового червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, індиго і фіолетовий, запам’ятовуються мнемонічні Річард Йоркський дав бій в Vain (ROYGBIV ).

Райдуги можуть бути викликані багатьма формами повітрі води. До них відносяться не тільки дощ, але і туман, бризки, і бортова роса .

видимість

Райдуги можна спостерігати, коли є краплі води в повітрі і сонячне світло, що потрапляють з – за спостерігачем при низькій висоті кута . З – за цього, райдугами зазвичай видно на західному небі в ранкові години і в східній частині неба протягом раннього вечора. Найбільш захоплюючі веселка показує трапляється, коли половина неба ще темно з дощової хмарністю і спостерігач знаходиться на місці з ясним небом в напрямку сонця. В результаті світиться веселка, яка контрастує з затемненим фоном. Під час таких хороших умов видимості, чим більше, але слабкіше вторинна веселка часто видно. Виявляється, близько 10 ° за межами первинної веселки, на протилежне квітів.

Ефект веселки також часто спостерігається поблизу водоспадів або фонтанів. Крім того, ефект може бути штучно створений шляхом диспергування крапель води в повітрі в сонячний день. Рідко, Moonbow , місячна веселка або нічна веселка, можна побачити на сильно місячні ночі. Як людське візуальне сприйняття для кольору бідно в умовах низької освітленості, moonbows часто сприймаються як білими.

Це важко сфотографувати повну півколо веселки в одному кадрі, так як це вимагало б кут огляду 84 °. Для 35-мм камеру на ширококутний обєктив з фокусною відстанню треба було б від 19 мм або менше. Тепер, коли програмне забезпечення для зшивання кілька зображень в панорами є, зображення всієї дуги і навіть вторинні дуги можуть бути створені досить легко з серії перекриваються кадрів.

З над землею, наприклад, в літаку, то іноді можна побачити веселку, як повне коло . Це явище можна сплутати з слави явищем, але слава, як правило, набагато менше, охоплюючи лише 5-20 °.

Небо всередині первинної веселки яскравіше, ніж небо зовні лука. Це відбувається тому, що кожна крапля є сферою, і вона розсіює світло по всій кругової диск в небі. Радіус диска залежить від довжини хвилі світла, з червоним світлом будучи розкиданий на більший кут, ніж синє світло. У більшій частині диска, розсіяне світло на всіх довжинах хвиль перекривається, в результаті чого біле світло, який освітлює небо. На краї, залежність від довжини хвилі розсіювання призводить до райдуги.

Світло первинної дуги веселки становить 96% поляризований по дотичній до дуги. Світло другий дуги складає 90% поляризований.

Кількість квітів у спектрі веселки або

Спектр, отриманий за допомогою скляної призми і точкового джерела являє собою безперервний процес довжин хвиль без смуг. Кількість квітів, що людське око здатне розрізняти в спектрі в порядку 100. Відповідно, колірна система Munsell (система 20-го століття для чисельного опису кольорів, на основі рівних кроків для зорового сприйняття людини) розрізняє 100 відтінки. Удавана дискретність основних кольорів є артефактом людського сприйняття і точне число основних кольорів кілька довільним вибір.

Ньютон, який визнав його очі не були дуже критичні в розрізненні кольорів, спочатку (тисяча шістсот сімдесят дві) розділив спектр на п’ять основних кольорів: червоний, жовтий, зелений, синій і фіолетовий. Пізніше він включив помаранчевий і індиго, даючи сім основних кольорів, по аналогії з кількістю нот музичної гами. Ньютон вирішив розділити видимий спектр на сім кольорів з віри, отриманої з вірувань стародавніх грецьких софістів , які думали, що існує зв’язок між квітами, музичні ноти, відомі об’єкти в Сонячній системі, і дні тиждень. Вчені відзначили, що Ньютон вважав у той час як «синьої» буде сьогодні розглядатися як ціан, і те, що Ньютон назвав «індиго» буде сьогодні розглядатися синім.

За словами Айзека Азімова , «Прийнято список індиго, як колір, що лежить між синім і фіолетовим, але це ніколи не здавалося мені, що індиго коштує гідність розглядається окремий колір. На мій погляд це здається просто глибокий синій колір. “

Зразок кольору веселки відрізняється від спектра, а кольори менш насичені. Існує спектральна розмазування в веселці за рахунком того, що для будь-якої конкретної довжини хвилі, існує розподіл кутів виходу, а не одного незмінного кута. Крім того, веселка є помутнінням версії носової частини, отриманими з точкового джерела, так як діаметр диска сонця (0,5 °) можна знехтувати в порівнянні з шириною веселки (2 °). Тому кількість колірних смуг веселки може відрізнятися від числа смуг в спектрі, особливо якщо краплі особливо великі або малі. Таким чином, кількість кольорів веселки є змінним. Якщо, проте, слово веселка використовується неточно для позначення спектра , це число основних кольорів в спектрі.

Питання про те, чи всі бачить сім кольорів веселки пов’язано з ідеєю лінгвістичної відносності . Були зроблені пропозиції, що є універсальність в тому, що сприймається веселка. Проте недавні дослідження показали, що число різних кольорів, які спостерігаються і те, що вони називають залежить від мови, один використовується з людьми, чиїми мова має менше колірні слова, бачачи менше дискретні кольорові смуги.

Коли сонячне світло зустрічає краплю дощу, частина світла відбивається, а решта надходить в краплю дощу. Світло переломлюється на поверхні краплі дощу. Коли світло потрапляє на задню частину краплі дощу, деякі з них відбивається від спини. Коли внутрішнє відбиття світла знову виходить на поверхню, ще раз деякі внутрішньо відбивається, а частина заломлюється, як він виходить з краплі. (Світло, який відбивається від падіння, виходить із задньої частини, або продовжує підстрибувати навколо всередині краплі після другого зіткнення з поверхнею, не має відношення до утворення первинної веселки.) Загальний ефект в тому, що частина з входить світло відбивається назад в діапазоні від 0 ° до 42 °, з найбільш інтенсивним світлом при 42 °. Цей кут не залежить від розміру краплі, але залежить від його показник заломлення . Морська вода має більш високу показник заломлення, ніж дощова вода, так що радіус «веселка» в морських бризках менше, ніж справжні веселки. Це видно неозброєним оком на несоосность цих луки.

Причина повертається світло найбільш інтенсивно при температурі близько 42 °, що це поворотний момент – світло вражаючи крайні кільце падіння отримує повертається на менш ніж 42 °, як це робить світ вражаючи падіння ближче до його центру. Існує кругова смуга світла, який все отримує повертається вправо близько 42 °. Якщо сонце були лазер паралельно, монохроматические промені, то яскравість (яскравість) лука матиме тенденцію до нескінченності під цим кутом (без урахування ефектів інтерференції). (Див каустична оптика .) Але так як яскравість сонця є кінцевою і його промені не паралельні (вона охоплює близько половини ступеня неба) яскравість не йде в нескінченність. Крім того, величина, на яку заломлюється світло залежить від його довжини хвилі, І, отже, його колір. Цей ефект називається дипресії . Синє світло (коротше довжина хвилі) переломлюються на більший кут, ніж червоне світло, але з – за відображення світлових променів від задньої частини краплі, синє світло виходить з краплі під меншим кутом до оригінальних падаючому білим світлового променя, ніж червоне світло. Завдяки цьому кутку, синій видно на внутрішній стороні дуги первинної веселки, і червоний зовні. Результатом цього є не тільки дати різні кольори для різних частин веселки, а й зменшити яскравість. (А «веселка», утворена крапель рідини, без дисперсії буде білою, але яскравіше, ніж звичайні веселки.)

Світло в задній частині краплі дощу не відчуває повне внутрішнє віддзеркалення , а деякі світло не виходять зі спини. Проте, світло, що виходить із задньої частини краплі дощу не створює веселку між спостерігачем і Сонцем, тому що спектри випромінюються із задньої частини краплі дощу не мають максимуму інтенсивності, як це роблять інші видимі веселки, і, таким чином, поєднання кольорів разом, а не утворюючи веселку.

Радуга не існує в одному конкретному місці. Існує безліч веселок; Однак, тільки один можна бачити в залежності від точки зору конкретного спостерігача, як краплі світла, освітлюваних сонцем. Всі краплі дощу заломлюють і відбивають сонячне світло таким же чином, але тільки світло від деяких дощових крапель досягає очей спостерігача. Це світло, що представляє собою веселку для цього спостерігача. Вся система складається з сонячних променів, головами спостерігача, і (сферичні) водяних краплі має осьову симетрію навколо осі, що проходить через голова і паралельно спостерігача до сонячних променів. Радуга вигнута, так як безліч всіх дощових крапель, які мають правильний кут між спостерігачем, краплями, і сонцем, лежить на конус, Що вказує на сонце з спостерігачем на кінчику. Підстава конуса утворює коло під кутом 40-42 ° до лінії між голови спостерігача і їх тіні, але на 50% або більше окружності знаходиться нижче горизонту, якщо спостерігач не знаходиться достатньо далеко від поверхні Землі до побачити все це, наприклад, в літаку (дивись вище). З іншого боку, спостерігач з правої точки зору може бачити повне коло в фонтан або водоспад бризок.

математичний висновок

Ми можемо визначити, що сприймається кут, який веселка стягує наступним чином.

Беручи до уваги сферичну краплю дощу, і визначення сприйманого кута веселки, як 2 ф , а кут внутрішнього відображення, як 2 & beta ; , То кут падіння сонячних променів по відношенню до поверхні Падіння в нормальному є 2 β – φ . Так як кут заломлення β , закон Снеллиуса дає намSin (2 β – ф ) = п грішать β ,

де п = 1,333 показник заломлення води. Рішення для ф , ми отримуємоφ = 2 β – агсзш ( п гріх β ) .

Райдуги відбуватимуться, де кут φ максимальний щодо кута р . Таким чином, з обчисленні , ми можемо встановити d ^ /  = 0 , і вирішити для р , що дає

{\ Displaystyle \ бета _ {\ текст {макс}} = \ сов ^ {- 1} \ зліва ({\ гідророзриву {2 {\ квадратний корінь {-1 + п ^ {2}}}} {{\ SQRT { 3}}}} п \ праворуч) \ близько 40,2 ^ {\ CIRC}}

,

Підставляючи назад в раніше рівняння для ф виходів 2 φ Max ≈ 42 °, як радіус кута веселки.

подвійні веселки

Подвійна веселка з видимої між первинними і вторинними луки. Також зверніть увагу на виражені нештатні луки всередині основного луки.

Фізика первинної і вторинної веселки і Олександра темна смуга

Термін подвійний веселки використовується, коли обидві первинні і вторинні веселки видно. У теорії, все райдужні подвійні веселки, але так як вторинний цибулю завжди слабкіше, ніж первинний, це може бути занадто слабким, щоб визначити на практиці.

Вторинні веселки викликані подвійним відображенням сонячного світла всередині крапель води. Технічно вторинний цибулю центрируется на самому сонці, але так як його кутовий розмір становить понад 90 ° (близько 127 ° для фіолетового до 130 ° С протягом червоного), то видно, на тій же стороні неба в якості основної веселки, про 10 ° за її межами при очевидному кутом 50-53 °. В результаті «всередині» вторинний луки бути «вгору» до спостерігача, кольори перевертаються в порівнянні з первинним поклоном.

Вторинна веселка слабкіше, ніж первинна, тому що більше світла виходить з двох відображень в порівнянні з одного і з – за самою веселку поширюється на більшу площу неба. Кожен веселка відображає білий світ всередині його кольорових смуг, але це «вниз» для первинних і «вгору» для вторинного. Темна область неосвітленій неба, що лежить між первинними і вторинними луки.

спарена веселка

На відміну від подвійної веселки, яка складається з двох окремих і концентричних райдужних дуг, дуже рідкісна Спарена веселка з’являється як дві веселка дуг, що відкололися від однієї бази. Кольори по-друге носової частини, а не задній хід, як у вторинній веселці, з’являються в тому ж порядку, що і первинна веселка. А «нормальні» вторинні веселки можуть бути присутніми, а також. Поріднені веселки можуть виглядати так, але не слід плутати з позаштатними смугами. Ці два явища можуть сказати один від одного їх різниць в кольорі профілі: позаштатні групи складаються з пригнічених пастельних відтінків (в основному рожевих, фіолетових і зелений), в той час як Спарена веселка показує той же спектр, як звичайні веселки. Причиною здвоєною веселки є поєднання різних розмірів крапель води, падаючих з неба. З – за опір повітря, краплі дощу розплющити, як вони падають, і сплощення є більш помітним в більших краплях води. Коли два дощів з різними розміром дощових крапель об’єднати, кожен з них виробляє трохи різні веселки, які можуть комбінувати і утворюють здвоєну веселку. Чисельний трасування променів дослідження показало, що здвоєною веселки на фото можна було б пояснити суміші 0,40 і 0,45 мм крапель.

Повне коло веселки

У теорії, кожна веселка являє собою коло, а з землі, як правило, тільки його верхня частина може бути видна. Оскільки центр веселки діаметрально протилежно положенню сонця в небі, більше кола приходить в поле зору, як сонце наближається до горизонту, а це означає, що найбільша частина окружності зазвичай розглядається становить близько 50% під час заходу або сходу сонця. Перегляд нижньої половини веселки вимагає наявність крапель води нижчегоризонту спостерігача, а також сонячне світло, який здатний досягти їх. Ці вимоги зазвичай не зустрічалися, коли глядач знаходиться на рівні землі, або тому, що краплі відсутні в необхідному положенні, або тому, що сонячне світло перегороджує пейзаж за спостерігачем. З високої точки зору, такі як найвищий будинок або повітряного судна, проте, вимоги можуть бути виконані і повне коло веселки можна побачити. Як часткова веселка, кругова веселка може мати вторинну цибулю або позаштатні луки , а також. Можна проводити повне коло, стоячи на землі, наприклад, шляхом розпилення водяного туману з садового шланга, а відвернувшись від сонця.

Кругова веселка не слід плутати з славою , що набагато менше в діаметрі, і створюються різними оптичними процесами. В обставинах, слава і (кругової) веселка або туман цибулю можуть відбутися разом. Інша атмосферне явище, яке може бути помилково прийнято за «кругову веселку» є 22 гало , яке викликане кристалами льоду , а не крапель рідкої води, і розташоване навколо сонячної (або місяця), а не проти нього.

Позаштатні веселки

При певних обставинах, один або кілька вузьких, слабо забарвлені смуги можна побачити на кордоні з фіолетовими краями веселки; тобто відносно основних категорій лука або, набагато рідше, поза другорядного. Ці додаткові смуги називаються нештатної веселка або позаштатних групи ; разом із самою веселкою явище також відоме як укладальник веселкою. Сверхчісленние луки злегка відірвані від головних носової частини, послідовно стають все слабкішими разом з їх відстанню від нього, і мають пастельні квіти (що складаються в основному з рожевих, рожево-червоних і зелених відтінків), а не звичайний зразок спектра. Ефект стає очевидним, коли крапельки води беруть участь, які мають діаметр близько 1 мм або менше; чим менше крапля, тим ширше нештатна смуга стає, і тим менш насичені їх кольору. З – за їх походження в дрібних крапельках, позаштатні смуги мають тенденцію бути особливо помітними в fogbows .

Позаштатні веселки не можуть бути пояснені за допомогою класичної геометричної оптики . Чергуються слабкі смуги викликані інтерференції між променями світла наступних кілька різних шляхів зі злегка різної довжини в межах дощових крапель. Деякі промені знаходяться в фазі , підсилюючи один з одним за допомогою конструктивної інтерференції , створюючи яскраву смугу; інші знаходяться поза фазою до половини довжини хвилі, скасовуючи один з одним через деструктивну інтерференцію, А також створення зазору. З огляду на різні кути заломлення для променів різних кольорів, моделі перешкод трохи відрізняються для променів різних кольорів, так що кожна яскрава група відрізняються за кольором, створюючи мініатюрні веселки. Позаштатні Райдуги ясніше, коли краплі дощу маленькі і однакового розміру. Саме існування позаштатних веселок було історично першою ознакою хвильової природи світла, і перше пояснення було надано Томасом Юнгом в 1804 році.

Кольори веселки – 7 спектральних тонів, на які розщеплюється білий промінь світла. Як небесне явище, воно вважається казково красивим і часто зображується в мистецтві, творчості та інших культурних областях.

7 тонів, можна запам’ятати за допомогою простої лічилки: Кожен мисливець бажає знати: де сидить фазан. Заголовні букви – назви відтінків.

Ці 7 фарб, розташовуються в веселці в порядку убування довжини хвилі.

Для легкого запам’ятовування розташування тонів у веселці, є дитячий віршик.

колірслова
червонийкожен
помаранчевиймисливець
жовтийбажає
зеленийзнати
блакитнийде
синійсидить
фіолетовийфазан

Кольори веселки – це первісна, природна гамма тонів, щодо якої йде побудова всіх наявних відтінків, за виключення ахроматических, складних і проміжних.
До ахроматическим відносяться: білий, чорний, сірий. До складних: нейтральний, коричневий, бежевий. Проміжний: рожевий, пурпурний, так як вони не є спектральними, а результатом візуалізації відображення на сітківки червоною і фіолетовою хвилі (найкоротшою + найдовшою).

Радуга – це небесний дар в розумінні кольору, його родоначальник і натхненник. Це естетика, символіка, яка має місце в багатьох релігіях.

Індустрія краси розвивається з кожним днем, ми бачимо нової якості косметику, сучасні тканини, одяг, меблі і все це тісно пов’язано з кольором, який крім задоволення, контролює наше самопочуття, віру в свої сили і майбутнє.

Кожен раз плануючи покупку, задумаєтеся, як вона на вас вплине? Чи буде вона живити ваше розчарування, або навпаки, дозволить збутися всьому найкращому, закріплюючи ефект на довгий час. Відгороджуватися від всього сірого, туманного і чорного. Дивіться в майбутнє з надією і вірою яскраве і світле.

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Знай все!
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: