история 09 Мифы о радуге

Радуга - очень важный инструмент познания нашего мира. А свой инструмент надо знать.
Что нам говорят о радуге?

Пройдя через среду с плотностью, отличной от воздушной, свет расщепляется на семь основных цветов - спектр: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Вот таким образом:

Это называется дисперсия.
Таким же образом свет расщепляется в капле воды. Но мы такой спектр увидеть не в состоянии - он рассеется в туче.
Но если солнце освещает под нужным углом, то свет отразится от задней стенки капли и вернется к нам радугой:









И тут у меня наступает первое непонимание: я прекрасно вижу, что красный цвет после призмы сверху.
После отражения внутри капли он становится снизу. Так почему я у реальной радуги вижу его сверху, как у призмы?

Цвета радуги в этом случае должны следовать в обратном порядке, как это изображено на рисунке.

Радугу мы видим полукругом.
Почему?
Ведь мы прекрасно наблюдаем на простых примерах, что спектр повторяет форму сосуда с водой.
Если аквариум прямоугольный, то и спектр мы наблюдаем прямоугольный, а если аквариум круглый, то и спектр круглый.



Подтверждением является круглый спектр на мыльном пузыре (хоть он и образовывается не прямым преломлением, а отражением от дальней границы мыльной пленки, это не дисперсия, а интерференция). А также радуга на перистых облаках:






Очередной рассказ:

метеоролог РГУ Олег Теребунский Если учесть, что форма капли почти сферическая, получатся семь разноцветных пучков света, которые на выходе из капли будут расходиться воронкой.
Так и получается радуга - из семи световых воронок, "вставленных" друг в друга.
С высокой горы или иллюминатора самолета радужное кольцо обычно хорошо видно.
Но так как ты стоишь на земле, часть лучей поглощается и рассеивается и нижняя половина радуги оказывается отрезанной для наблюдателя.

Во, как интересно, облако находится на большой высоте, а центр конусов - уже под землей. Почему не в центре облака?


А вот другой рассказ:

Множество таких световых воронок вовлекаются в процессы интерференции. Итоговая картинка должна быть окружностью.
Почему дуга? Представим систему Солнце - Водо-пылевое облако - Противосолнце (гипотетический объект, который лежит на оптической оси системы). Поскольку Солнце выше горизонта - то Противосолнце ниже горизонта, следовательно, самого Противосолнца (интерференционного максимума 0 порядка) мы не видим. Видим только часть максимума 1 порядка. 

Этот рассказ звучит более научно, но рассказ-то об интерференции, а совсем не о дисперсии.
Уже одно то, что объяснения разные, указывает на отсутствие четкого понимания принципа работы этого явления.
Но интерференция мне нравится больше. Ведь если мы посмотрим из иллюминатора, как нас и попросили, то именно интерференционную картинку и увидим:



Узнаете? Это же интерференция, а не дисперсия. Яркое пятно в центре, а потом расходящиеся круги разного цвета, образующие спектр и многократно повторяющиеся до затухания.
Вот они, кольца Ньютона:

И красный цвет вверху 1-го интерференционного максимума.

Даже слова об оптической оси прекрасно работают при выполнении обязательного условия: солнце должно быть за спиной у наблюдателя.
Как на этом фото. Вот только центр облака должен лежать ниже на этой оси.

Я даже в дисперсию в таком случае верю, как на этом фото:
Чего только в жизни не бывает!
Но наш инструмент - не подобная экзотика, а обычные радуги-дуги.
Они успешно развенчивают миф об обязательности оси солнце-наблюдатель.

Видео YouTube

Машина подъезжает к радуге и проезжает мимо: радуга стационарна, а не оптическое явление, завязанное на наблюдателя.
Более того, радуга совсем не интерференция конусов, чему свидетельствует туманная радуга.


цитата:

Радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу, обусловленную преломлением и рассеиванием света в очень мелких капельках воды.
Она появляются при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из капелек радиусом около 25 микрометров.

Маленькие капельки, дисперсия не успевает сработать и конусы разных цветов не образуются. Так какого черта она тоже дугой?!!!


Надеюсь, собранный материал развеял все мифы о радуге.


Comments