ФІЗИКА УТВОРЕННЯ ВЕСЕЛКИ

Веселка – це один з найвідоміших оптичних ефектів, пов’язаних з погодою, і один з найпрекрасніших шедеврів природи. Веселка – це відмінна демонстрація розпорошення світла і свідчення того, що видиме світло складається з спектру довжин хвиль, кожна з яких пов'язана з чітким кольором.

Ісаак Ньютон показав, що біле світло (сонячне світло) через призму можна розкласти на кольори веселки: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий. Проходження кольорового спектру через призму дозволяє поєднати його знову в біле. Тобто призма не забарвлює світло. Також Ісаак Ньютон з’ясував, що вода може заломлювати світло. Отже, в основі утворення веселки є заломлення світла в дощових краплинах.

Як і у випадку заломлення світла через призму з непаралельними сторонами, заломлення світла на двох кордонах краплі призводить до розсіювання світла на спектр кольорів. Оскільки межі не паралельні одна одній, подвійна рефракція призводить до чіткого поділу сонячного світла на складові кольори. Найменше заломлюється червоне світло, а найбільше – фіолетове.

Рис.1 Розкладання білого світла на спектр

Ми бачимо веселки тому, що кут між червоними променями на виході з краплі та початковим напрямком сонячного світла, що падає на краплю, завжди менше ніж 42°. Для фіолетового світла цей кут становить близько 40°. Кути виходу сонячного світла із краплини пояснюють кольорові смуги веселки.

Рис.2 Кути між падаючими і заломленими променями

Кожна крапля діє у повітрі, як лінза, призма і дзеркало одночасно – це і є основним принципом веселки. Краплі розсіюють сонячне світло нерівномірно в будь-якому напрямку і прагнуть сфокусувати світло на 138° від напрямку падаючого променя (кут, який означає, що ви бачите веселку, коли стоїте спиною до Сонця). [1]

Уявна лінія – це лінія, яка проходить від Сонця через голову спостерігача до кінця, утвореної людиною, тіні. Ця лінія проходить через антисонячну точку. Це показує, де утворилася б веселка, якби їй не перешкоджав горизонт Землі. [2, 93-96]

Розташування веселки буде залежати від висоти Сонця над горизонтом:

Список використаних джерел:

1. Rainbows.The simple magic of their shape and colors still puzzles [Електронний ресурс] – Режим доступу: https://www.scientificamerican.com/article/rainbows  (дата звернення 28.03.2021)
2. Левін Волтер, Гольдштейн Воррен Проста фізика. Від атомного ядра до межі Всесвіту / пер. з англ. Тетяна Сахно. – К.: Наш формат, 2019. – 296 с.: іл.
3. On the Physics of Rainbow, by Federica Volpi [Електронний ресурс] – Режим доступу: https://inters.org/physics-of-rainbow (дата звернення 28.03.2021).