Науково-дослідний проект - Семиколірна коса підпирає небеса - Природознавство - Дитячі
Сонце весняне з дощем Будують веселку вдвох - Семикольорове півколо З семи широких дуг. Немає у сонця і дощу Жодного цвяха, А побудували за дві секунди Піднебесні ворота. С. Маршак
Якось я їхав із батьками на машині. Пройшов дощ, визирнуло сонце, і раптом на небі я побачив веселку. У мене одразу здійнявся настрій, стало весело. Яке з природних явищ може зрівнятися за красою з веселкою? Можливо, полярне сяйво. Ось тільки його бачили зовсім не багато людей, а веселку, яка з'являється одразу після дощу, бачили всі. З'явившись на небосхилі, вона приковує увагу.
Актуальність роботи полягає в тому, що веселка настільки гарне явище, що її оспівують у багатьох піснях, описують у літературі, складають про неї легенди. Багато людей, так само як і я з нетерпінням чекають на дощ, щоб помилуватися веселкою. Яке ж це різнокольорове диво природи? Але як утворюється веселка? А чи можна спостерігати цю красу вдома? Які ще існують веселки? Ці питання зацікавили мене. Ця тема стала мені цікавою ще й тому, що не багато хто знає, як утворюється веселка. Щоб відповісти на всі питання, я вирішив провести дослідницьку роботу. У моїй роботі розповідається про те, що таке веселка і як вона виникає, про природу цього явища. У практичній частині описуються досліди, що пояснюють процес виникнення веселки в домашніх умовах і доводять, що біле світло складається з безлічі кольорів. Додаток містить малюнки, фотографії, які допомагають краще зрозуміти це дивовижне явище природи.
Мета проекту: вивчити таке природне явище, як веселка і дізнатися, чи можливо відтворити це явище в домашніх умовах.
Завдання: встановити, звідки береться веселка; дослідити,з яких кольорів вона складається та якої форми; Чи можна отримати веселку в домашніх умовах.
Етапи проекту: 1. Знайти інформацію в книгах та Інтернеті про походження веселки. 2. Провести досвід «Райдуга вдома» 3. Зробити висновки.
Проблема: можна відтворити веселку в домашніх умовах.
Методи дослідження: Пошук інформації:
2. Проведення дослідження для підтвердження гіпотези:
досвід із кольоровим колом;
досвід із дзеркалом;
досвід із комп'ютерним диском;
досвід з мильними бульбашками.
Гіпотеза: райдуга з'являється в природі тільки в сонячний і дощовий день і припустимо, що можна відтворити веселку в домашніх умовах.
Звідки походить слово «райдуга»? Напевно, немає на землі такого чоловіка, який не милувався б хоча б один раз у житті веселкою. Це одне з найкрасивіших явищ природи. Райдуга – різнокольорова дугоподібна смуга на небесному склепіння, що утворюється внаслідок заломлення сонячних променів у дощових краплях. Слово «райдуга» схоже слово «радість». Радо буває, коли раптом на небі з'являється напрочуд гарна дуга. «Райська дуга» називали її за старих часів і вірили, що вона приносить щастя. Давні греки вважали, що веселка – це посмішка богині Іріди. У Біблії веселка з'являється після всесвітнього потопу як символ прощення людства. Скандинави думали, що це міст, що поєднує світ людей і світ богів. У англійців та африканських народів існує легенда, що в тому місці, де виникає веселка, у землі закопаний горщик із золотом. На жаль, нікому не вдається зловити веселку за хвіст. Стародавні слов'яни вважали, що це веселка - це змій, який п'є воду з озер, річок та морів. Усім нам з дитинства відома приказка «Кожен мисливецьхоче знати, де сидить фазан», існує інший варіант «Як одного разу Жак дзвонар головою зламав ліхтар». По початкових букв цих приказок ми запам'ятовуємо назви і послідовність кольорів такого незвичайного явища природи, як веселка.
Історія дослідження веселки вченими Чому ж з'являється така гарна, та ще й кольорова картина в повітрі? Відповідь на це запитання я шукав у додатковій літературі та інтернеті. Ось що я дізнався. Це гарне явище стали вивчати вже у давнину. Аристотель, давньогрецький філософ, намагався пояснити причину веселки. Першим зрозумів причину веселки німецький монах Теодорик, який у 1304 р. відтворив її на сферичній колбі з водою. Проте відкриття Теодорика було забуте. Загальну фізичну картину веселки було вже чітко описано архієпископом Марком Антонієм де Домінісом. Він пояснив, що веселка з'являється в результаті відбиття світла від внутрішньої поверхні краплі дощу та дворазового заломлення – при вході в краплю та виході з неї. Перша спроба закінчилася плачевно. Автор рукопису був ув'язнений, де й помер, чекаючи смертної кари. Інквізиція засудила допитливого священика до смерті через те, що його теорія про виникнення веселки суперечила біблійному тлумаченню. Антоніо Домініс помер у в'язниці, не дочекавшись страти, але його тіло та рукописи були спалені. Наукове пояснення веселки вперше дав Рене Декарт. Він провів перші дослідження форми веселки. Для цього вчений використовував скляну кулю, заповнену водою, що давало можливість уявити, як відбивається сонячний промінь у краплі дощу, переломлюючись і тим самим стає видимим. На той час ще не була відкрита дисперсія, тому веселка Декарта була білою. Щодо кольорів веселки теорія доповнена Ісааком Ньютоном. У 1672 році Ісаак Ньютон довів,що звичайний білий колір – це суміш променів різного кольору. "Я затемнив мою кімнату, - писав він, - і зробив дуже маленький отвір у віконниці для пропуску відповідної кількості сонячного світла". На шляху сонячного променя вчений поставив особливе тригранне скельце - призму. На протилежній стіні він побачив різнобарвну смужку спектр. Ньютон пояснив це тим, що призма розклала білий колір на його кольори. Поставивши на шляху різнокольорового пучка ще одну призму, вчений знову зібрав усі кольори в один звичайний сонячний промінь. Причому спочатку він розрізняв лише п'ять кольорів — червоний, жовтий, зелений, блакитний та фіолетовий, про що й написав у своїй «Оптиці». Але згодом, прагнучи створити відповідність між числом кольорів спектра та числом основних тонів музичної гами, Ньютон додав до п'яти перелічених кольорів спектру ще два. Ньютон перший розгадав, що сонячний промінь багатобарвний. Повторити досвід Ньютона може кожен школяр. Повторив цей досвід і я, але зі штучним джерелом світла. Спостереження розкладання світла у спектр при проходженні його крізь призму ми спостерігали вдома, використовуючи призму та проектор. Для цього ми “зловили” призмою білий промінь та отримали зображення веселки на стіні. Світло, яке здавалося білим, грало на стіні всіма кольорами веселки. Так ми проникли в таємницю променя, в яку 300 років тому відкрив знаменитий вчений. Ми розглядали крізь призму предмети білого кольору, вони виглядали кольоровими, райдужними. Веселка – найзнаменитіший, всім відомий спектр. У фізиці це явище називається дисперсією.
Як з'являється веселка в природі Отже, щоб з'явилася веселка, сонячному променю треба пролетіти крізь призму? Але на небі немає ніяких призм! Як тоді з'являється веселка? Відповідь на це питання я знайшов у Дитячійенциклопедії Виявляється, у природі роль призми виконують крапельки дощу. Під час дощу їх у повітрі перебуває величезна кількість. От хто, виявляється, будує різнокольорові ворота на небі? Промінь сонця та дощових крапель. Ми можемо побачити веселку тільки в тому випадку, якщо знаходимося суворо між сонцем (воно має бути ззаду) та дощем (він має бути перед вами). Інакше веселки не побачити. Райдуга - це сонячне світло, яке проходить через дощові краплі, як крізь призми, переломлюється і відбивається на протилежному боці неба. Вигляд веселки, яскравість кольорів, ширина смуг залежать від розмірів та кількості крапель у повітрі. Зовнішній край дуги зазвичай червоний, а внутрішній - фіолетовий. У сонячному спектрі розрізняють сім кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий Але справді світло складається з семи кольорів? Щоб відповісти на це питання, ми провели зворотний досвід. Якщо світло складається з семи кольорів, сім кольорів повинні дати білий колір. Я розділив біле коло на 7 частин і розфарбував у кольори веселки. Зробив таку юлу. (Див. фото у дод. с. 25). Якщо її запустити, то різнокольоровий диск перетвориться на білий.
Чому веселка має форму дуги? Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких заломлюється сонячне світло. А крапельки води – більш менш круглі. Проходячи через краплю і заломлюючись у ній, пучок білих сонячних променів перетворюється на серію кольорових лійок. Ми звикли спостерігати веселку як дугу. Насправді ця дуга є лише частиною різнокольорового кола. Цілком же це природне явище можна спостерігати лише на великій висоті, наприклад, з борту літака. Ми можемо побачити веселку тільки в тому випадку, якщо знаходимося суворо між сонцем (воно має бути ззаду) і дощем (він має бути передвами). Інакше веселки не побачити.
Незвичайні веселки Виявляється, теж буває. Взимку у повітрі «плавають» кристалики льоду. Вони теж можуть розділити білий колір на сім кольорів веселки, тому веселку можна спостерігати навіть узимку та в бризках фонтану. Крім сонячних веселок існують ще й місячні веселки. Але це дуже рідко, при повному Місяці, на хмарах, при одночасному випаданні зливового дощу. Виявляється, веселку можна побачити не лише вдень, а й уночі. Нічна або місячна веселка народжується від світла місяця. Вона більш бліда, ніж звичайна, тому що місячне світло не таке яскраве, як сонячне. Отже, веселку можна побачити практично у будь-який час доби. Іноді можна побачити ще одну, менш яскраву веселку навколо першої. Це вторинна веселка, у якій світло відбивається у краплі двічі. У вторинній веселці "перевернутий" порядок кольорів - зовні знаходиться фіолетовий, а всередині червоний.