|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Радуги высоких порядков. Отражение в атмосферных осадкахкурсовая работа (Специалист)
- Научный руководитель: Илюшин Ярослав Александрович
- Автор: Вишняк Адель Романович
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Кафедра физики атмосферы
- Год защиты: 2023
- Курс: 2
- Аннотация: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА» ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КУРСОВАЯ РАБОТА Радуги высоких порядков. Отражение в атмосферных осадках. Вишняк Адель Романович, 212 группа. February 2023 1 1 Цель работы: Изучение радуг высоких порядков, отражения и преломления луча света в капле воды в воздухе. Исследование зависимости выходящего угла от прицельного параметра. 2 Введение: Радуга — одно из самых красивых и впечатляющих явлений природы. С давних времен люди приписывали радуге чудодейственные свойства и рассказывали про нее много легенд. Практически у всех народов радуга — это светлое и доброе явление, от которого можно ожидать много хорошего. Древние греки отожествляли радугу с богиней Иридой. Это была богиня — посредница между людьми и богами. Ее изображали с красивыми золотыми крыльями и в одеждах, раскрашенных всеми цветами радуги.Арабы считали, что во время дождя и грозы бог Кузах борется с силами зла, и, когда дождь заканчивается, в знак победы вешает свой лук-радугу на небо. Славяне считали также, но их бог носил имя Перун. Также они говорили, что радуга пьет воду из рек и озер, отправляет эту воду на небо, вызывая потом дождь.В Китае верили, что радуга — небесный дракон, посредник между небом и землей.Хотя радуги могут показаться невыразимыми, на самом деле они являются результатом сложного физического процесса. Научное изучение радуг имеет долгую историю, и ученые добились значительных успехов в понимании их формирования на протяжении веков. В 1611 году Марк Антоний де Доминис на основе наблюдений и опытов пришел к выводу, что радуга образуется из-за преломления света в каплях воды, содержащихся в атмосфере в дождливую погоду [1]. В 1803 году Томас Юнг предложил волновую теорию света, которая дала более полное объяснение образования радуги [2]. Совсем недавно ученые использовали передовые компьютерные симуляции и модели для дальнейшего изучения физических свойств радуг и переменных, влияющих на их формирование. В этой курсовой работе будут изучены физические явления радуги, обсуждены преломление и отражение света, которые создают уникальные цвета, а также некоторые из возможных уникальных разновидностей радуги. 3 Образование радуги: Радуга создается, когда солнечный свет преломляется через капли воды в воздухе. Это преломление приводит к тому, что длины волн видимого света разделяются на разные цвета, с более короткими длинами волн, такими как фиолетовый и синий, на одном конце и более длинными волнами, такими как красный и оранжевый, на другом. Это основа традиционной семицветной радуги. Отражение также играет ключевую роль в формировании радуги. Когда свет проходит через капли воды, часть его отражается обратно. Это Рис. 2: Преломление и отражение светового луча в капле воды заставляет цвета усиливаться, создавая яркую и яркую радугу. Угол, под которым отражается свет, особенно важен, поскольку он определяет, какие цвета будут видны в радуге. Радуги могут появляться в различных формах, в зависимости от угла преломления и отражения. 4 Анализ первичной радуги: Величину р называют прицельным расстоянием. В точке А световой луч, падающий на поверхность капли под углом , называемым углом падения, преломляется и распространяется внутри капли по прямой АВ. Преломлённый луч образует с радиусом ОА угол , называемый углом преломления. Числовое значение прицельного параметра р зависит от выбора единиц измерения длины. Чтобы обойти связанные с этим проблемы, вводят безразмерную величину q=р/R - называемую прицельным параметром. Поскольку р может изменяться в пределах 0≤р≤R, величина прицельного параметра изменяется в пределах 0≤Е≤1. Ниже представлены графики и рисунки графического изучения первичной радуги в программе WOLFRAM. 3 Рис. 3: Преломление и отражение одного луча в капле воды 4 Рис.4:Преломлениеиотражениенесколькихлучейвкаплеводыприодном отражении Рис. 5: Зависимость угла от прицельного параметра для первичной радуги 5 Рис. 6: Преломление и отражение световых лучей в капле воды, объясняющее образование вторичной радуги 5 Анализ вторичной радуги: Двойная радуга происходит, когда свет отражен в каплях дважды. Это значит, что в результате преломления света нам видны два отражения. Двойная радуга состоит из первичной и вторичной радуг. Первичные – традиционные радуги с красным цветом снаружи и фиолетовым внутри, а вторичные выглядят отражением первичной, расположенной в ее дуге. Первичная радуга является обычно значительно более яркой. А расстояние между двумя радугами отличается по оттенку как от неба вне радуги, так и от неба внутри второй дуги. Это расстояние известно как полоса Александра и она обычно видимо темнее, чем остальные участки неба. Рассмотрим теперь физическое объяснение возникновения вторичной радуги . Учтём отражение светового луча в точке С на рисунке 2. Отражённый в этой точке луч CD выйдет из капли в точке D (рис. 6). 6 Код программы в вольфраме Ниже приведен код программы в Wolfram , с помощью него можно построить зависимость график угла от прицельного параметра для любой радуги, также картинку, где будет показываться преломление и отражение для данной радуги. 6 Рис. 7: Преломление и отражение нескольких лучей в капле воды при двойном отражении (результат программы) Рис. 8: Зависимость угла от прицельного параметра для вторичной радуги (результат программы) 7 Рис. 9: Код программы (1) Рис. 10: Код программы (2) Рис. 11: Код программы (3) 8 7 Результат курсовой работы: Входевыполнениякурсовойработыяознакомилсяпонятиемпервичной,вторичной, ... радуги. Разобрался с физической точки зрения, как она образуется. С помощью программы, написанной в Wolfram изучил зависимость угла от прицельного параметра для различных радуг, в дальнейшем она может помочь мне в будущих исследованиях. 9
- Добавил в систему: Илюшин Ярослав Александрович