Номер 26, страница 14, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Физика и физические методы изучения природы. Параграф 1. Физика — наука о природе - номер 26, страница 14.

Условие.

26. Какие закономерности можно заметить, наблюдая радугу?

Решение.

Наблюдая радугу, можно заметить несколько устойчивых закономерностей, которые объясняются законами оптики, в частности, явлениями дисперсии, преломления и отражения света в каплях воды.

Порядок и расположение цветов

Цвета в радуге всегда расположены в строгой последовательности, соответствующей спектру видимого света. Внешняя дуга радуги всегда красная, а внутренняя — фиолетовая. Между ними располагаются остальные цвета в порядке уменьшения длины волны: оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий. Для запоминания этой последовательности существует мнемоническая фраза: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».

Эта закономерность обусловлена явлением дисперсии — зависимостью показателя преломления воды от длины волны света. Свет с большей длиной волны (красный) преломляется слабее, чем свет с меньшей длиной волны (фиолетовый). Проходя через сферическую каплю дождя, солнечный свет преломляется на входе, отражается от внутренней задней стенки капли и снова преломляется на выходе. Из-за дисперсии лучи разных цветов выходят из капли под разными углами, образуя спектр.

Ответ: Цвета в радуге всегда следуют в определенном порядке (спектре): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Красный цвет всегда находится на внешней стороне дуги, а фиолетовый — на внутренней.

Форма, размер и положение в пространстве

Радуга всегда имеет форму дуги окружности. Центр этой окружности лежит на прямой, проходящей через Солнце и глаз наблюдателя, в точке, называемой противосолнечной (антисолярной). Это означает, что радуга всегда появляется на небе в стороне, противоположной Солнцу, а само Солнце находится за спиной наблюдателя.

Угловой радиус основной радуги строго определен. Угол между направлением на центр радуги (противосолнечную точку) и направлением на красную полосу составляет примерно $42°$, а на фиолетовую — около $40°$. Из-за этого постоянства угловых размеров радугу невозможно увидеть, когда Солнце находится высоко в небе (выше $42°$ над горизонтом), поэтому радуги чаще всего наблюдаются утром или вечером. Если наблюдатель находится на большой высоте (например, в самолете), он может увидеть радугу в виде полной окружности.

Ответ: Радуга представляет собой дугу окружности с центром в точке, противоположной Солнцу. Наблюдатель всегда находится между Солнцем и дождем. Угловой радиус радуги постоянен и составляет $40-42°$.

Вторичная радуга и полоса Александра

Иногда над основной, более яркой радугой можно увидеть вторую, более бледную. Это вторичная радуга. Её закономерности также постоянны:

1. Порядок цветов в ней обратный: фиолетовый цвет находится на внешней стороне, а красный — на внутренней.

2. Она имеет больший угловой радиус (около $50-53°$) и всегда расположена выше основной.

Вторичная радуга возникает из-за лучей света, которые претерпевают два внутренних отражения в каплях воды, а не одно, как в случае с основной радугой. Каждое отражение ослабляет интенсивность света, поэтому вторичная радуга всегда тусклее.

Область неба между основной и вторичной радугами всегда заметно темнее, чем небо внутри основной дуги и снаружи вторичной. Эта темная полоса называется полосой Александра. Её появление объясняется тем, что в капле воды свет не может отклониться на углы между $42°$ и $50°$, поэтому в этом направлении свет от капель к наблюдателю не приходит.

Ответ: Часто можно наблюдать вторую, более тусклую радугу с обратным порядком цветов, расположенную над основной. Пространство между двумя радугами (полоса Александра) всегда выглядит темнее остального неба.