Обсудим, страница 270 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Проекты и исследования. Итоги главы 3. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - страница 270.

Обсудим? Иван и Арсений поспорили, кто из них сможет пройти под радугой, которая появилась сразу после шумной летней грозы. Арсений утверждал, что если идти вперёд к радуге, то через некоторое время она окажется прямо у тебя над головой. Иван же утверждал, что при перемещении наблюдателя радуга сама перемещается и наблюдатель никогда не увидит радугу над головой. Кто из ребят прав? Приведите схематический чертёж, на котором изображены наблюдатель, солнце, радуга и линия горизонта.

Иван, глядя на радугу, высказал предположение, что капли дождя висят в воздухе, ведь радуга неподвижна. Арсений же утверждал, что принципы наблюдения радуги и наблюдения изображения в кино идентичны.

Прав ли Иван и что пытался доказать Арсений?

Иван и Арсений поспорили, кто из них сможет пройти под радугой, которая появилась сразу после шумной летней грозы. Арсений утверждал, что если идти вперёд к радуге, то через некоторое время она окажется прямо у тебя над головой. Иван же утверждал, что при перемещении наблюдателя радуга сама перемещается и наблюдатель никогда не увидит радугу над головой. Кто из ребят прав? Приведите схематический чертёж, на котором изображены наблюдатель, солнце, радуга и линия горизонта.

Решение

Прав Иван. Радуга — это не физический объект, расположенный в определённом месте, а оптическое явление. Её положение на небе зависит от положения наблюдателя и Солнца. Радуга всегда видна в направлении, противоположном Солнцу. Центр дуги радуги находится на воображаемой линии, проходящей от Солнца через глаз наблюдателя (эта точка называется противосолнечной).

Когда наблюдатель движется, эта линия также смещается вместе с ним. Следовательно, и видимое положение радуги перемещается. Невозможно подойти к радуге или пройти под ней, так как она всегда будет находиться на одинаковом угловом расстоянии от наблюдателя.

Свет, образующий первичную радугу, выходит из капель дождя под углом примерно $40^\circ-42^\circ$ к линии «Солнце-наблюдатель». Это означает, что вершина радуги никогда не может быть выше, чем $42^\circ$ над горизонтом (это достигается, когда Солнце находится на горизонте). Утверждение Арсения, что радуга может оказаться «прямо над головой» (то есть под углом $90^\circ$), физически невозможно.

Ниже приведён схематический чертёж, иллюстрирующий это явление.

Ответ: Прав Иван. Радуга — это оптическое явление, которое перемещается вместе с наблюдателем, поэтому дойти до неё или оказаться под ней невозможно.

Иван, глядя на радугу, высказал предположение, что капли дождя висят в воздухе, ведь радуга неподвижна. Арсений же утверждал, что принципы наблюдения радуги и наблюдения изображения в кино идентичны. Прав ли Иван и что пытался доказать Арсений?

Решение

В этом споре прав Арсений, а Иван ошибается.

Иван неправ, потому что капли дождя не висят неподвижно в воздухе — они постоянно падают под действием силы тяжести. Неподвижность радуги — это иллюзия. Радуга кажется стационарной, потому что в каждый момент времени в определённой области пространства находятся разные капли, которые на мгновение занимают нужное положение для преломления и отражения солнечного света в глаз наблюдателя. Падающие капли непрерывно сменяют друг друга, поддерживая существование оптического эффекта в одном и том же месте на небе.

Арсений, проводя аналогию с кино, абсолютно прав и пытается объяснить именно этот принцип. Изображение в кино также является иллюзией. Нам кажется, что мы видим непрерывное движение, но на самом деле нам показывают быструю последовательность статичных кадров (обычно 24 кадра в секунду). Наш мозг и инерционность зрения "сглаживают" эту смену кадров, создавая ощущение плавного движения.

Таким образом, Арсений хотел доказать, что кажущаяся неподвижность радуги (как и кажущееся движение в кино) — это результат восприятия быстро сменяющихся, но однотипных явлений:

• В кино: сменяются статичные кадры на плёнке.
• В радуге: сменяются капли дождя, пролетающие через определённую точку пространства.

В обоих случаях наш глаз и мозг интегрируют эти быстрые смены в единую, стабильную картину.

Ответ: Иван неправ, капли дождя постоянно падают. Прав Арсений, который своей аналогией с кино пытался доказать, что неподвижность радуги — это иллюзия, создаваемая непрерывной сменой множества падающих капель, подобно тому как иллюзия движения в кино создаётся быстрой сменой статичных кадров.