Радуга образуется в результате взаимодействия солнечного света с водой в воздухе. Солнечный свет попадает на каплю воды, но вода плотнее воздуха, поэтому свет замедляется и преломляется. Свет отражается внутри капли и распадается на электромагнитные волны разной длины (т.е. цвета), когда свет покидает каплю воды, образуя радугу.
Когда образуется радуга?
Для образования радуги необходимо, чтобы три фактора объединились. Без них появление радуги невозможно:
- Капли воды, плавающие в воздухе.
- Источник света позади наблюдателя.
- Угол падения света менее 42 градусов.
В воздухе должны быть капельки воды, чтобы свет расщеплялся внутри них (дисперсия). Радуга не обязательно должна появляться исключительно в результате дождя, ведь радуга может появиться и на водопаде, над морскими волнами или во время тумана.
Свет попадает в центр множества капель воды, плавающих в воздухе. Попадая внутрь капли, свет изгибается и расщепляется, а затем отражается от задней стенки капли в противоположном направлении - то есть в том направлении, откуда он пришел. Когда свет выходит из капли, она снова расщепляется.
Солнце должно находиться на высоте менее 42 градусов над линией горизонта. Это происходит потому, что свет, отраженный от капли воды, также должен выходить под углом 40-42 градуса, чтобы мы увидели радугу.
Хотя нам кажется, что радуга находится "там", в определенном месте, когда мы смотрим на нее, на самом деле ее там нет - потому что радуга является оптической иллюзией.
Откуда берутся цвета в радуге?
Солнечный свет состоит из множества электромагнитных волн, и каждая волна имеет свой цвет. Красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, индиго и фиолетовый, соединяясь вместе, становятся белыми, как солнечный свет. Только когда они разделены, мы воспринимаем отдельные цвета.
Свет может расщепляться многими способами, в частности, капельками воды, плавающими в воздухе - тогда мы видим радугу. Но это могут быть, например, частицы в воздухе, которые делают небо голубым.
Почему радуга не прямая, а имеет форму дуги?
В отличие от того, что мы видим, радуга не имеет форму дуги, а представляет собой круг. Стоя на земле, мы видим только ту часть над горизонтом, которая является дугой радуги.
Центральная точка видимой нами радуги всегда находится там, куда отбрасывается тень наблюдателя. Каждый человек видит свой горизонт, что гарантирует, что никто не увидит одну и ту же радугу. Человек, стоящий на расстоянии 100 метров, увидит другую радугу, которая простирается от видимого им горизонта, а центральной точкой радуги будет собственная тень этого человека.
Почему иногда мы видим две радуги?
Это связано с тем, что первая радуга образована одним отражением внутри капли, а вторая радуга образована другим отражением, которое выходит из капли под другим углом (50 градусов вместо 42).
Из-за этого вторая радуга находится выше первой, и ее цвета расположены в обратном порядке - красный внизу, фиолетовый вверху. Она также менее заметна из-за большей дисперсии волн.