Свободна лаборатория · Светлина и вълни

Дъгата отвътре

Как една капка вода прави дъга? Прочети, после провери сам в симулацията.

Пътят на лъча в капката

Слънчевият лъч влиза в капката и се пречупва. После се отразява от задната стена на капката и на излизане се пречупва още веднъж. Основната дъга идва от лъчите с едно отражение вътре, а втората, по-външната дъга – от лъчите с две отражения.

Защо точно около 42°

Успоредни лъчи, които удрят капката в различни точки, излизат под различни ъгли – от 0° до около 42°, но никога повече. Близо до този най-голям ъгъл много лъчи излизат почти под един и същ ъгъл: там светлината се трупа и е най-силна. Това е дъгата.

Не всеки лъч излиза под 42°! Лъч, който влиза на половината от радиуса, излиза под около 28°. Под около 42° излизат лъчите, които влизат на около 0,86 от радиуса.

Цветовете

Водата пречупва различните цветове малко различно: виолетовото – най-силно, червеното – най-слабо. Затова най-големият ъгъл е около 42,4° за червено и около 40,7° за виолетово. В основната дъга червеното е отвън, а във втората – отвътре.

Ъгълът на дъгата за седемте цвята на модела (вода при 20 °C)
ЦвятДължина на вълната, nmОсновна дъгаВтора дъга
червено68042,4°50,4°
оранжево61042,1°50,8°
жълто58042,0°51,1°
зелено53041,7°51,5°
синьозелено49041,5°52,0°
синьо46041,2°52,4°
виолетово41040,7°53,4°

Капката не оцветява светлината: един цвят влиза и същият цвят излиза. Цветовете на дъгата са в бялата светлина на Слънцето от самото начало. Размерът на капката не мени ъглите.

Дъгата в небето

Дъгата е кръг около точката срещу Слънцето – там, където пада сянката на главата ти. Всяка капка, която виждаш под около 42° от тази точка, ти праща цвят от дъгата. Затова дъгата е винаги зад теб спрямо Слънцето.

връх на дъгата ≈ 42° − височината на Слънцето

Ако Слънцето е по-високо от около 42°, дъгата е под хоризонта. По пладне през лятото в България Слънцето е на около 70° – тогава дъга няма. Сутрин и вечер дъга може да има.

Всеки вижда своя дъга. Когато се преместиш, започват да ти светят други капки, а дъгата „върви“ с теб. Затова не можеш да стигнеш края ѝ. Между двете дъги небето е по-тъмно: там не стига светлина нито от едно, нито от две отражения.

Често срещани грешки

  • „Дъгата е на определено място.“ – Не: тя се мести с теб.
  • „Всички виждат една и съща дъга.“ – Не: всеки вижда други капки.
  • „Червеното е отвън, защото се пречупва най-силно.“ – Обратно: най-слабо.
  • „Дъгата се вижда, когато гледаш към Слънцето.“ – Не: тя е зад теб.
  • „По-едрите капки правят по-голяма дъга.“ – Не: ъгълът не зависи от размера.

Безопасност

  • Никога не гледай право в Слънцето – нито с просто око, нито през стъкло, бинокъл или телефон. Може трайно да увреди зрението. За дъгата не е нужно: тя е зад теб.
  • Дъга с маркуч: застани с гръб към Слънцето и пръскай фина струя пред себе си. Само навън, далеч от контакти и електрически уреди, и без да мокриш други хора без тяхното съгласие.
  • Чаша вода на слънчев прозорец хвърля малка дъга на пода. Не оставяй стъклени чаши дълго на слънце до хартия или пердета: те могат да съберат светлината в гореща точка.
  • Ако още гърми, стой на закрито – снимката на дъгата може да почака.

Към симулацията