Проектно - исследовательская работа "Радуга цвета" 10 класс

Вступление.

Прошлым летом я с родителями возвращался с отдыха домой. Дорога была дальняя, поэтому, сидя у окна в автомобиле, я с удовольствием разглядывал пейзажи за окном. На каком- то участке пути начался летний дождь, короткий и веселый, во время которого на небе светило Солнце. Этот дождь называют солнечным. После него на небе обычно появляется радуга. И я, действительно, ее увидел. Она была очень яркой и обрамляла все небо. Эта красивая небесная дуга подарила мне отличное настроение на целый день. Я и раньше видел ее, но внимательно никогда не рассматривал. А сейчас мне захотелось поделиться своими ощущениями с близкими, одноклассниками, друзьями. Ведь радугу видели многие, но просто забыли, что видели чудо!

Актуальность

Радуга – одно из красивейших природных явлений на планете, привлекающее внимание независимо от того, сколько раз мы его видели. Но мало кто знает о природе ее происхождения.

Гипотеза - предполагаю, что радуга = это оптическое явление, основанное на законах преломления и отражения света.

Проблемный вопрос – Как образуется радуга?

Объект исследования – природное явление – радуга.

Глава 2. Реализация проекта

Я поставил перед собой следующие цели и задачи.

 Цели проекта

·       Провести исследование и узнать, как возникает радуга.

·       Показать связь физики с природным явлением - радуга.

Задачи:

·       провести анкетирование среди учащихся;

·       собрать информацию, раскрывающую тайну возникновения природного явления – радуга;

·       узнать и объяснить с точки зрения физики, как и почему появляется радуга? Выяснить условия возникновения радуги;

·       провести ряд экспериментов для  получения  радуги в домашних условиях;

·       систематизировать полученный материал;

Объект и методы исследования:

·       Анализ анкет;

·       Изучение и анализ научной литературы;

·       Проведение эксперимента

Ход проекта

В начале своей работы я провел опрос среди своих знакомых, родственников, учащихся школы и ребят, живущих в моем дворе. Я задавал им всем одинаковые вопросы о радуге. Но их знания ограничивались тем, что радуга бывает после дождя, она разноцветная и похожа на дугу. Ни количество цветов, ни их последовательность, ни природу возникновения радуги многие не знали. А на  вопрос об ученых посвятивших себя изучению этого явления, смогли ответить только учащиеся старших классов. Своей анкетой я увлек ребят и они стали проявлять неподдельный интерес к данной теме.

Наша работа проходила в два этапа:

первый этап – теоретический.

второй этап – экспериментальный.

Вступление

Есть замечательная поговорка: «Нет худа без добра». Так и облачное, дождливое небо порой предвещает одно из самых красивых и живописных явлений природы – радугу. Что же такое радуга? Свою работу я начал с поиска научной литературы о радуге. Сколько всего интересного и удивительного я обнаружил о данном явлении. Прежде всего, я был приятно удивлен, что люди, восхищаясь, этим явлениям, называют разные природные объекты и архитектурные сооружения радугой, ассоциируют её с яркими красками всего живого на Земле. Я также выяснил, что во все времена это мистическое небесное явление не оставляло никого равнодушным. И в подтверждении моих слов предлагаю подборку Вам интересного материала.

1. Ирида в греческой мифологии - Богиня радуги.

Древним грекам радуга представлялась посредницей между небом и землей, то есть между богами и людьми. Непременным атрибутом Ириды были золотые крылья. Они символизировали ее непостоянный нрав: ведь радуга появляется и исчезает всегда неожиданно. Прекрасная, изменчивая и неуловимая!

2. Ирис - цветок радуги. Свое название цветок получил в древней Греции из рук знаменитого целителя Гиппократа, который дал имя растению в честь древнегреческой богини Ириды. "Ирис" в переводе с греческого означает «радуга». Оттенки этого бесподобного создания природы вобрали в себя все оттенки радужной палитры.

       Согласно еще одной легенде, из рассыпавшихся и упавших на землю осколков разноцветной радуги, выросли очаровательные ирисы.

    Цветы ириса известны человеку с древнейших времён. На острове Крит на фреске, которая находилась на стене Кносского дворца, изображен жрец, окружённый цветущими ирисами. Этой фреске около 4 000 лет. Цветы изображались и на фресках в древнем Египте.

3 Красота Вселенной. Ирис тронул сердце астрономов и в честь него назвали туманность, которая находится в созвездии Цефея, названная так за внешний вид, вызывающий ассоциации с этим цветком. Туманность Ирис похожа на фантастически красивый космический цветок. Она расположена на расстоянии примерно 1400 световых лет от Земли, а диаметр этого цветка — 6 световых лет!

4. Опал. Всё великолепие природы поймано в многообразии благородного опала. Существует поверье с давних времен, что минералы опала – это осколки радуги, упавшие на землю. Поэтому опал считается камнем июля, ведь именно в этом месяце чаще всего бывают радуги. Коренные австралийцы утверждают, что создатель спустился с радуги на землю, чтобы передать людям знания мира. На том месте, где его нога коснулась земли, начали образовываться камни и светиться всеми цветами радуги. Опал способен по-особому преломлять свет – это называется опалесценция.  Белый свет  отражается от опала и воспринимается глазом человека радужной игрой цвета.

5. Кто это такой красивый и пестрит красками? Буквально - живая радуга на подоконнике. Это растение колеус  радужный. У него удивительно яркие, словно радужный фейерверк, листья.

6. Радужный эвкалипт. Может показаться, что это дерево кто-то специально раскрасил разными красками, но это не так. Все цвета, которые вы видите на нём, абсолютно натуральные. Называется это растительное чудо - эвкалипт радужный.

Слово радуга в названии этого удивительного растения присутствует не случайно — его кора переливается почти всеми цветами радуги

7. Мост-радугу не зря называют одним из нерукотворных чудес света. Своим цветом и формой напоминает застывшую радугу.

8. Шамарель - настоящее чудо природы под названием Цветная земля. Это песчаные дюны, состоящие из семи (как небесная радуга) цветов.

9. Ландшафт Дэнксия - цветные горы Китая. Рисунки самых причудливых форм, подобно радуге, переливаются разноцветными волнами и сияют в солнечных лучах.

10. Красные Земли в Китае  За счет разнообразных форм наделов земли и причудливого сочетания цветущих растений картины получаются совершенно нереальные. Дончуань это радуга на Земле.

11. Бабочки - это радуга на крыльях! Нигде, пожалуй, не найти столь ярких и чистых красок, такое разнообразие оттенков в сказочно гармонических сочетаниях, таких волшебных узоров, как на крыльях насекомых. Красоту их крыльев можно сравнивать разве что с радугой. И у каждой бабочки своя радуга.

Этот список можно продолжать и продолжать очень долго, настолько почитаема радуга

Прежде чем приступить к расшифровке загадки радуги, обратимся к истории развития физической теории радуги. Во все времена над этим вопросом задумывались пытливые умы.

История физики восходит к 1637 году, когда французский философ и естествоиспытатель Рене Декарт впервые понял роль капли в возникновении радуги. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.

Свое открытие он подтвердил расчетом, потребовавшем затраты огромного труда. Он проследил путь в сферической капле десяти тысяч параллельных солнечных лучей. Первый из них касается поверхности капли, а десятитысячный проходит через её центр, т е расстояние между крайними лучами (первым и десятитысячным) равно радиусу капли.

Идея Декарта была проста. Он считал, что солнечные лучи, двукратно преломляясь в капле и один раз отражаясь от ее поверхности, могут попасть в глаз наблюдателя. Проследив такой путь, он убедился, что все лучи, номера которых приблизительно находятся между 8500 и 8600 , будут из капли выходить практически в одном и том же направлении, под углом 42 к оси радуги. Следовательно, среди прочих это направление выделено своей яркостью и стократно усиленный луч воспримется наблюдателем, так он разъяснил появление основной радуги. Если же мы рассмотрим более сложный путь лучей в капле, два преломления при двух, а не одном отражении – получим объяснение второй дуги. В каждой капельке луч испытывает многократное внутреннее отражение, но при каждом отражении часть энергии выходит наружу. Чем больше внутренних отражений испытают лучи в капле, тем слабее радуга.

И еще -  объяснить появление различных цветов ученый не смог. Поэтому радуга Декарта белая.

Первым, кто объяснил появление цветов радуги, был Исаак Ньютон. То, что свет бывает не только белым, но и цветным ученые знали и раньше, еще задолго до Ньютона. Но никто до него даже и не предполагал, что лучи белого света, света нашего Солнца, представляют смесь цветных лучей - красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового и всех промежуточных цветов. Более того, было известно, что призма, помещенная на пути солнечного света, отбрасывает яркую радужную полосу, спектр, в котором все цвета следуют один за другим в неизменном порядке.

Рассматривая цветовой ряд, Ньютон обратил внимание, что слабее других лучей видимого спектра отклоняются призмой лучи красного цвета, т.е. красный свет быстрее остальных лучей видимого спектра проходит сквозь призму. Сильнее всех лучей видимого спектра преломляются призмой фиолетовые лучи, следовательно, для фиолетовых лучей показатель преломления наибольший, а их скорость в прозрачном веществе – наименьшая, т.е. цвета двигаются с разной скоростью. Отсюда следовало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части. Теперь зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. За счет различной преломляемости лучей разного цвета возникает и радуга, только роль призм в воздухе выполняют капельки воды.

Давайте посмотрим видеоролик.

Когда разговор заходит о природном явлении - радуге, многие считают, что они увидели все, что можно увидеть. Конечно, всем нам приходилось наблюдать обычную радугу, однако существуют и много других типов, радующих нас своей необычайной красотой. Для их возникновения должны выполняться определенные условия, поэтому увидеть их удается крайне редко. В этой подборке представлены некоторые из них.

Огненная радуга. Солнечный свет преломляется в кристаллах льда причудливым образом, лучи «пробегают» все грани природной конструкции, до последней льдинки, и «высекают» огонь. Такая схема обеспечивает спектральное разделение цветов, которые, подобно радуге, «зажигают» перистое облако.

Перевернутая радуга. Цвета в радуге «вверх ногами» располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а красный — внизу. Специалисты говорят, что такое бывает крайне редко, А романтики уже окрестили радугу "улыбкой солнца" и решили, что это очень хороший знак.

Туманная радуга - похожа на лунную. В разноцветный цвет она не окрашена потому, что капли воды в тумане здесь настолько миниатюрны, что цвета, которые они рассеивают, попросту смешиваются. Такое явление очень трудно разглядеть в природе, ведь чаще всего такая радуга теряется в обыкновенном тумане.

Лунная радуга. Радугу, возникающую ночью от лунного света, можно увидеть лишь в очень редких случаях. Она выглядит белесой, а наблюдать ее лучше всего, когда во время полнолуния идет дождь.

Сдвоенная радуга. Это очень редкое явление. Такая радуга представляет собой две дуги, берущие начало из одной точки. Она возникает, когда во время дождя падают капли большого и маленького размера одновременно.

Радуга-колесо. Напоминающая колесо телеги радуга возникает, когда сильный дождь либо темные тучи не позволяют свету достичь глаз наблюдателя. К тому же, если тучи будут достаточно быстро передвигаться, то создается впечатление, что «радужное колесо» крутится.

Отраженная и отражающаяся радуга. Это два разных феномена с похожими названиями. Такие радуги формируются только над водой, причем отраженные радуги видны лучше, чем отражающиеся.

Экспериментальная часть проекта

Прежде всего, мне захотелось самому создать радугу. Для этого я проделал несколько опытов.

Опыт первый.

Так как дома у меня нет призмы, поэтому для производства маленьких радуг я использовал хрустальные подвески от люстры и потолочной лампы. Под луч, идущий от карманного фонарика, я поставил подвеску. Она разложила белый свет, В результате я получил мини - радугу на стене. Выбирая угол падения луча, добился четкого радужного спектра. Этот опыт еще раз доказывает, что хрустальные подвески, выполняющие роль призмы,  не изменяют свет, а лишь разлагают его на составные части. Белый свет имеет сложную структуру. За счет различной преломляемости лучей разного цвета возникает и радуга

Опыт второй.

В очень солнечный день я поймал зеркалом солнечный луч, в результате  отражения от него на шкафу появилась очень яркая радуга.

Опыт третий.

Я поставил таз с водой и опустил в него зеркало. Источником света были солнечные лучи, которые проходили через окно комнаты. Зеркальцем я «поймал» луч света. В результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала получилась такая радуга. В зависимости от угла между водой и зеркалом, радуга получалась разная по яркости цветов.

Чем острее угол, тем цветовая гамма ярче.

Опыт четвертый.

Все действия те же самые, как и во втором опыте. Только теперь источником света был луч фонарика. В результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала получилась радуга. При этом свет был выключен.

Опыт пятый.

Это очень простой способ получить радугу из предмета, который сегодня есть почти в каждом доме — компакт диск. Диск подойдет любой CD\DVD\Blueray, достаточно отразить от него солнечный свет и заиграет красавица радуга. Его поверхность представляет собой отражательную дифракционную решетку, штрихи которой расположены по кругу. При отражении света от такой решетки возникает дифракционная картина - волны разной длины (цвета) отражаются под разными углами.

Опыт шестой.

Я надул мыльный пузырь. Повернул его так, чтобы на поверхность падал луч от фонарика. Мыльный пузырь заиграл всеми цветами радуги.

Вывод

Проведенные опыты подтвердили мои предположения: радугу действительно можно получить в домашних условия, используя даже искусственный свет.

Заключение

В заключении хочется сказать, что в целом поставленная цель об изучении и более глубоком понимании такого явления как радуга света в итоге достигнута. Теперь, увидев радугу, я могу не только любоваться этим красивым явлением, но и объяснить причину его возникновения с точки зрения физики. Выполнив эту работу, я убедился, как много удивительного может заключаться в явлениях преломления и отражения света. Мои знания в области оптики расширились, я узнал новые понятия и законы, а также научился проводить физические эксперименты в домашних условиях

Спасибо за внимание!  Я желаю вам радужного настроения в любое время суток.

• 1 слайд

  Проектно - исследовательская работа
  РАДУГА ЦВЕТА
  Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1 г. Ессентуки
  Автор работы:
  Снегирёв Дмитрий
  учащийся 10 Б класса
  МБОУ СОШ № 1 г.Ессентуки
  Руководитель:
  Карапетова Л.И.
  учитель физики.
  

• 2 слайд

• 3 слайд

• 4 слайд

• 5 слайд

  Актуальность
  Радуга – одно из красивейших природных явлений на планете, привлекающее внимание независимо от того, сколько раз мы его видели. Но мало кто знает о природе ее происхождения.
  Гипотеза
  
  Предполагаю, что радуга- это оптическое явление, основанное на законах преломления и отражения света
  Проблемный вопрос
  Как образуется радуга?
  Объект исследования
  Природное явление - радуга
  

• 6 слайд

  Цели проекта:
  Провести исследование и узнать, как возникает радуга
  Показать связь физики с природным явлением - радуга
  

• 7 слайд

  Задачи проекта:
  Провести анкетирование среди учащихся
  Собрать информацию, раскрывающую тайну возникновения природного явления – радуги.
  Узнать и объяснить с точки зрения физики, как и почему появляется радуга? Выяснить условия возникновения радуги.
  Провести ряд экспериментов для получения радуги в домашних условиях
  Систематизировать полученный материал
  

• 8 слайд

  Вопросы анкетирования
  1. Что такое радуга?
  оптический обман
  2) явление природы
  2. Когда появляется радуга?
  Солнце и дождь 2) звезды и Луна
  3) дождь и снег 4) затрудняюсь ответить
  

• 9 слайд

  Вопросы анкетирования
  3.Сколько у радуги цветов?
  1) 5 2) 7 3) 9
  4.Какой порядок цветов в радуге?
  правильный
  2) беспорядочный
  

• 10 слайд

  Вопросы анкетирования
  5. Где край у радуги?
  за горизонтом 2) края нет
  3) затрудняюсь ответить
  6. Какой ученый раскрасил радугу?
  Декарт 2) Аристотель
  3) Ньютон
  

• 11 слайд

  Вопросы анкетирования
  7.Сколько радуг можно
  увидеть одновременно?
  1 2) 2 3) 3
  4) затрудняюсь ответить
  8.Знаете ли вы причину
  возникновения радуги?
  да 2) нет
  

• 12 слайд

  Вопросы анкетирования
  9.Какие эмоции вас
  переполняют при виде радуги?
  восторг 2) удивление
  3) равнодушие
  10. Можно ли получить радугу
  в домашних условиях?
  да 2) нет
  3) затрудняюсь ответить
  

• 13 слайд

• 14 слайд

• 15 слайд

  Ирида – Богиня Радуги
  Изображается Ирида чаще всего летящей, с распростертыми большими крыльями, с кадуцеем или кувшином с дождевой водой в руке.
  Золотые крылья символизируют ее непостоянный нрав.
  

• 16 слайд

  Ирис- цветок Радуги
  Свое название цветок получил из рук знаменитого целителя Гиппократа
  

• 17 слайд

  «Ирис» в переводе с греческого означает «радуга»
  

• 18 слайд

  Радужная палитра
  

• 19 слайд

  Из осколков разноцветной радуги выросли очаровательные ирисы с трепетными лепестками
  

• 20 слайд

  Цветы ириса известны человеку с древнейших времен
  Фреска Др. Крита
  Фреске около 4000 лет
  Фреска Древнего Египта
  

• 21 слайд

  Ирис тронул сердце астрономов и в честь него назвали туманность в созвездии Цефея
  Расположена на расстоянии 1400 световых лет от Земли. Диаметр этого «цветка»- 6 световых лет
  

• 22 слайд

  Красота Вселенной
  Туманность Ирис похожа на фантастически красивый космический цветок
  

• 23 слайд

  Великолепие природы
  

• 24 слайд

  Благородный опал
  На том месте, где нога Создателя коснулась земли, начали образовываться камни и светиться всеми цветами радуги
  

• 25 слайд

  Сказочная цветовая игра является причиной интерференции и дифракции.
  Римский ученый и писатель Плиний назвал опал камнем, собравшим в себе игру самых красивых драгоценных камней
  

• 26 слайд

  Колеус радужный – живая радуга на подоконнике
  

• 27 слайд

  Радужный фейерверк
  

• 28 слайд

  Растительное чудо – эвкалипт радужный
  Самое яркое дерево на планете
  
  

• 29 слайд

  Радужный эвкалипт
  

• 30 слайд

  Мост – радуга США
  Своим цветом и формой напоминает застывшую радугу
  

• 31 слайд

  Шамарель
  Село известно на весь мир цветными песками
  

• 32 слайд

  Ландшафт Дэнксия - цветные горы Китая
  Рисунки самых причудливых форм, подобно радуге, переливаются разноцветными волнами и сияют в солнечных лучах
  
  

• 33 слайд

  Не верится, что подобное зрелище создано исключительно природой!
  

• 34 слайд

  Дончуань-Красные Земли в Китае
  Словно огромное разноцветное лоскутное одеяло сшила неведомая волшебница
  

• 35 слайд

  Дончуань-это радуга на Земле
  

• 36 слайд

  Бабочки – радуга на крыльях
  Одно из самых изумительных удивительных созданий природы
  

• 37 слайд

  Волшебные узоры на крыльях насекомых
  

• 38 слайд

  У каждой бабочки своя радуга
  

• 39 слайд

• 40 слайд

• 41 слайд

  Рене Декарт - французский философ и естествоиспытатель
  Объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях дождя
  

• 42 слайд

  Путь в сферической капле десяти тысяч параллельных солнечных лучей.
  Первый луч
  Десятитысячный
  

• 43 слайд

  Входящий луч света
  Преломление света
  Внутреннее отражение
  Преломление света
  

• 44 слайд

  Все лучи, номера которых приблизительно между 8500 и 8600, выходят из капли в одном направлении, под углом 42 градуса к оси радуги.
  
  Это направление выделено своей яркостью
  8500 - 8600
  

• 45 слайд

  Внутреннее отражение
  Внутреннее отражение
  Входящий луч света
  Преломление света
  Преломление света
  

• 46 слайд

• 47 слайд

  Исаак Ньютон первым объяснил появление цветов в радуге
  

• 48 слайд

  Исаак Ньютон – человек, разобравший радугу по цветам
  Падая на стеклянную призму , солнечный свет преломлялся. На противоположной стороне, на экране Ньютон наблюдал радужную полоску – спектр.
  

• 49 слайд

  Каждый
  Охотник
  Желает
  Знать
  Где
  Сидит
  Фазан
  Спектр
  

• 50 слайд

  Слабее других лучей видимого спектра отклоняются призмой лучи красного цвета
  Сильнее других лучей видимого спектра отклоняются лучи фиолетового цвета
  

• 51 слайд

• 52 слайд

• 53 слайд

  Огненная радуга
  Солнце должно находиться высоко в небе
  Наличие перистых облаков, состоящих из кристаллов льда
  Кристаллы должны располагаться горизонтально и иметь шестиугольную форму
  Условия для возникновения
  

• 54 слайд

  
  Её ореол настолько велик, что дуга кажется расположенной параллельно линии горизонта
  

• 55 слайд

  Перевернутая радуга
  Условия для возникновения
  Чистое небо без дождевых туч
  Солнце светит под определенным углом, сквозь тонкую завесу перистых облаков
  Облака находятся на высоте 7-8 тыс.м.
  

• 56 слайд

  Улыбка Солнца
  Как только порядок кристаллов нарушается, красочный эффект пропадает и «улыбка на небе» растворяется.
  

• 57 слайд

  Лунная радуга
  Условия для возникновения
  Луна находилась в полной фазе
  Стояла невысоко над горизонтом
  Темное небо и дождь напротив Луны
  
  Феномен лунной радуги наблюдается всего в нескольких местах в мире: например, у водопадов Виктория.
  

• 58 слайд

  Туманная радуга
  Туманная радуга похожа на лунную. В разноцветный цвет она не окрашена потому, что капли воды в тумане здесь настолько миниатюрны, что цвета, которые они рассеивают, попросту смешиваются.
  

• 59 слайд

  Сдвоенная радуга Радуга-колесо
  Напоминает колесо телеги. Возникает, когда сильный дождь или темные тучи не позволяют свету достичь глаз наблюдателя. Если тучи будут достаточно быстро передвигаться, то создается впечатление, что «радужное колесо» крутится.
  
  
  Такая радуга представляет собой две дуги, берущие начало из одной точки. Она возникает, когда во время дождя падают капли большого и маленького размера одновременно.
  
  
  

• 60 слайд

  Такие радуги формируются только над водой, причем отраженные радуги видны лучше, чем отражающиеся.
  Отраженная и отражающаяся радуги
  

• 61 слайд

• 62 слайд

  Экспериментальная часть
  Домашний опыт
  

• 63 слайд

  Экспериментальная часть
  Домашний опыт
  

• 64 слайд

• 65 слайд

• 66 слайд

• 67 слайд

  Экспериментальная часть
  
  
  Домашний опыт
  

• 68 слайд

  Радужного Вам настроения!
  Благодарим за внимание!