Номер 2, страница 67 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Самостоятельные работы. СР-50. Дисперсия света. Цвета тел. Вариант 2 - номер 2, страница 67.

Условие.

2. При попадании солнечного света на капли дождя образуется радуга. Укажите причину этого явления.

Решение.

Радуга — это атмосферное оптическое явление, которое возникает в результате преломления, отражения и дисперсии света в водяных каплях (например, в каплях дождя или тумана), взвешенных в воздухе. Хотя солнечный свет кажется нам белым, на самом деле он состоит из множества цветов.

Основной причиной возникновения радуги является физическое явление, называемое дисперсией света. Дисперсия — это зависимость показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света. Для воды, из которой состоят капли дождя, показатель преломления для фиолетового света (с короткой длиной волны) немного больше, чем для красного света (с длинной длиной волны). Это означает, что при попадании в воду фиолетовый свет преломляется (изменяет свое направление) сильнее, чем красный.

Когда луч солнечного света попадает в сферическую каплю дождя, он проходит через следующие этапы:

1. Преломление и дисперсия на входе. На границе воздух-вода свет преломляется. Из-за дисперсии белый свет расщепляется на составляющие его цвета — спектр.

2. Внутреннее отражение. Пройдя через каплю, световые лучи разных цветов отражаются от её задней внутренней стенки.

3. Преломление и дисперсия на выходе. При выходе из капли обратно в воздух свет преломляется ещё раз, что приводит к ещё большему угловому разделению цветов.

В итоге лучи разных цветов выходят из капли под разными углами. Для основной радуги угол между входящим солнечным лучом и выходящим лучом красного цвета составляет примерно $42^\circ$, а для фиолетового — около $40^\circ$. Наблюдатель, стоящий спиной к Солнцу, видит цветную дугу, потому что его глаз улавливает свет, идущий от огромного количества капель, каждая из которых направляет к нему свет только одного определённого цвета в зависимости от угла наблюдения.

Ответ: Причиной образования радуги является дисперсия солнечного света (разложение белого света в спектр) при его преломлении и отражении в каплях дождя.