Wydrukuj Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Zapisz jako PDF

Tęcza jest jednym z najpiękniejszych zjawisk, jakie można obserwować na niebie. Dawniej wierzono, że jeśli dojdzie się do miejsca, gdzie tęcza styka się z ziemią, to odnajdzie się zakopany skarb. Niestety, jest to tylko legenda. W dodatku takiego miejsca nie ma! Wbrew pozorom, tęcza nie dotyka ziemi w ogóle.

Już wiesz
  • że światło rozchodzi się prostoliniowo;

  • że światło ma zdolność odbicia, załamania i rozproszenia;

  • że głównym źródłem światła na Ziemi jest Słońce.

Nauczysz się
  • opisywać działanie pryzmatu;

  • wymieniać barwy składające się na światło białe;

  • omawiać warunki konieczne do powstania tęczy.

iF38YDb4Uz_d5e169

1. Czy białe światło jest białe?

Widziane przez człowieka światło słoneczne jest białe. Okazuje się jednak, że nie jest jednolite. W rzeczywistości jest mieszaniną wielu części postrzeganych przez nas jako różne kolory. Pełen zakres światła docierającego do nas ze Słońca składa się z całej gamy barw dostępnych dla wzroku człowieka, czyli: czerwonej, zielonej i niebieskiej, oraz wszystkich barw pośrednich między nimi – jest ich nieskończenie wiele. Skąd wiemy, że tak jest? Udowodniono to już dawno za pomocą szklanego przedmiotu zwanego pryzmatempryzmatpryzmatem. Zjawisko, które obserwujemy dzieki pryzmatowi nosi nazwę rozszczepienia światła.

R15T5HMAzCFsx1
Przechodząc z jednego ośrodka do drugiego (w tym przypadku z powietrza do szkła), światło ulega załamaniu, a jego części odpowiadające różnym kolorom załamują się w różnym stopniu. W efekcie prowadzi to do rozszczepienia światła

Czy można udowodnić, że światło ulega rozszczepieniu, jeśli nie mamy pryzmatu? Owszem, w tym celu możemy wykonać prostą obserwację.

Rozszczepienie światła
Obserwacja 1

Rozszczepienie światła białego na barwy składowe.

Co będzie potrzebne
  • miska,

  • kartka papieru,

  • lusterko,

  • lampka lub latarka z białym światłem.

Instrukcja
  1. Przymocuj kartkę do ściany.

  2. Nalej wody do miski.

  3. Zanurz lusterko tak, by było do połowy zanurzone w wodzie.

  4. Zapal latarkę i oświetl lusterko w miejscu, gdzie znajduje się linia wody. Ustaw lusterko tak, by światło padało na kartkę. Co obserwujesz?

Podsumowanie

Białe światło, przechodząc przez wodę, ulega załamaniu i rozszczepieniu. Na ekranie widzimy więc barwy, z których składa się światło białe. W wyniku rozszczepienia światła białego uzyskujemy różnobarwne paski płynnie przechodzące od koloru czerwonego, przez pomarańczowy, żółty, zielony i niebieski, aż do fioletowego.

RkTafPqfSLkr21
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
Ważne!

Jak to się dzieje, że widzimy barwy? Otóż każdy przedmiot albo sam świeci, albo pochłania bądź odbija światło. Na przykład książkę o czerwonej okładce widzimy dzięki temu, że pochłonęła ona większość światła, z wyjątkiem barwy czerwonej, która została odbita i trafiła do naszego oka.

Ciekawostka

Wszystkie barwy możemy uzyskać mieszając trzy barwy światła – czerwoną, niebieską i zieloną. Na przykład kolor żółty powstaje w wyniku nałożenia się światła czerwonego i zielonego.

RGVVkrq0QKoXt1
Z mieszania się barw podstawowych otrzymujemy pełną gamę barw
Ciekawostka

Czerwona barwa zwraca uwagę i budzi niepokój. Dzieje się tak m.in. dlatego, że kojarzy nam się z zagrożeniem, np. z krwawieniem. Dlatego kolor czerwony często wykorzystuje się jako ostrzegawczy. Na całym świecie czerwone światło na drodze oznacza sygnał „stop”. Szlabany na przejazdach kolejowych także maluje się na czerwony kolor, by były lepiej widoczne.

iF38YDb4Uz_d5e275

2. Czy tęcza ma związek z rozszczepieniem światła?

Nie tylko pryzmat rozszczepia światło. Taką właściwość mają także krople wody. W wyniku załamania się światła słonecznego na granicy powietrza i wody dochodzi do jego rozszczepienia. Gdy krople wody unoszą się w powietrzu podczas padającego deszczu, a jednocześnie chmura oświetlona jest promieniami Słońca, może pojawić się niezwykle efektowne zjawisko tęczytęczatęczy.

R1ODssK6M4S811
Prezentowany jest widok na człowieka stojącego na łące, patrzącego w niebo, które stopniowo zasnuwa się chmurami. Człowiek obraca się, widzi, że za nim niebo jest czyste i świeci Słońce. Człowiek znów obraca się plecami do Słońca, patrzy na chmury. Zaczyna z nich padać deszcz. Stopniowo pojawia się tęcza. Pojawia się zbliżenie na krople wody, widać, jak przez kroplę przebiega promień światła, załamuje się i rozszczepia. Ujęcie rozszczepionych promieni, które stają się elementem tęczy. Widok obserwatora, za nim Słońce, przed nim tęcza, pojawia się linia łącząca Słońce, głowę obserwatora i środek tęczy.
R79fD9h9iQZ0j1
Podwójna tęcza powstaje, gdy światło odbija się w kroplach wody dwukrotnie. W tęczy zewnętrznej barwy układają się w odwrotnej kolejności

Warto pamiętać, że tęcza nie istnieje w konkretnym miejscu. Jest to jedynie obraz postrzegany przez obserwatora. Kilka osób obserwujących w tej samej chwili tęczę z różnych miejsc widzi ją nieco inaczej.

Innym zjawiskiem świetlnym w atmosferze jest halohalohalo. Jest to świetlisty krąg otaczający tarczę Słońca lub Księżyca. Część nieba widoczna wewnątrz kręgu jest wyraźnie ciemniejsza niż reszta. Halo powstaje na skutek załamania światła na kryształkach lodu lub w ich wnętrzu, w wysokich chmurach pierzastych.

R1YRKj8f5vK9U1
Halo wokół Słońca. Krąg jest znacznie cieńszy od tęczy, ale również na nim widać, że światło zostało rozszczepione
Polecenie 1

Wyjaśnij, w jakich okolicznościach możesz obejrzeć zjawisko rozszczepienia światła.

Ciekawostka

Obserwując tęczę w wysokich górach albo z pokładu samolotu, przy niskim położeniu Słońca nad horyzontem, można zobaczyć prawie cały krąg tęczy.

iF38YDb4Uz_d5e335

Podsumowanie

  • Światło białe można rozszczepić na barwy składowe.

  • Przyrządem służącym do rozszczepienia światła jest pryzmat.

  • Rozszczepienie światła ma związek z powstawaniem zjawisk optycznych, np. tęczy i halo.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Przeprowadź eksperyment odwrotny do rozszczepienia światła – połącz jego barwy składowe. Pokoloruj starannie okrągłą białą tekturkę zgodnie z załączonym wzorem. Przymocuj ją za pomocą plasteliny do jednej końcówki ręcznego miksera kuchennego. Obserwuj, jaki kolor ma wirująca, wielobarwna tarcza.

Rr39JCauDgSXo1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Zobacz także

Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Światło i dźwięk
Wędrówki Słońca
Jak porusza się światło?

iF38YDb4Uz_d5e410

Słowniczek

halo
halo

zjawisko w atmosferze mające postać świetlistego kręgu wokół tarczy Słońca lub Księżyca; powstaje w wyniku załamania światła w kryształkach lodu budujących chmury pierzaste

pryzmat
pryzmat

bryła z przezroczystego materiału o dwóch ścianach nachylonych względem siebie pod kątem odpowiednim dla rozszczepienia światła

tęcza
tęcza

zjawisko mające postać barwnego kręgu widocznego po przeciwnej stronie niż Słońce; powstaje w wyniku rozszczepienia światła białego w kropelkach wody

iF38YDb4Uz_d5e486

Zadania

Ćwiczenie 1
R30xg2sc8YbQY1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski <Andrzej.boczarowski@up.wroc.pl >, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R91twOEsz4HWW1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski <Andrzej.boczarowski@up.wroc.pl >, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RiEpgbGvqGYAY1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski <Andrzej.boczarowski@up.wroc.pl >, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RmsvIj73Qi2sX1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski <Andrzej.boczarowski@up.wroc.pl >, licencja: CC BY 3.0.