Dúha

1. Dúha Michal Gajdár 4.D

2. Krátka definícia • História popisovania dúhy • Popis časti dúhy • Základné princípy vzniku dúhy • Prechod lúča kvapkou vody • Alexandrov tmavý pás a nadpočetné prúžky • Charakteristika vzhľadu dúhy • Kruhová dúha Obsah

3. Dúha je optický a meteorologický úkaz vznikajúci v atmosfére Zeme. Vznik dúhy je spôsobený disperziou slnečného svetla prechádzajúcim kvapkou. • Predpokladom pre vznik dúhy je prítomnosť vodných kvapiek v atmosfére. • svetlo sa rozkladá na jednotlivé farebné zložky, ktoré sa odrážajú na vnútornej stene kvapky a kvapku opúšťajú pod rôznymi uhlami s najväčšou intenzitou svetla pri uhloch okolo 40°–42°. Definícia

4. Aristotelovi (4. stor. pred n. l.). Vyslovil názor, že dúha je zvláštnym druhom odrazu slnečného svetla od mrakov. Pretože svetlo sa odráža pod určitým konštantným uhlom, vzniká kruhový kužeľ „dúhových lúčov“. • Roger Bacon v r. 1266 po prvýkrát zmeral uhol medzi lúčami dúhy a dopadajúcimi lúčami slnečného svetla • V roku 1304 nemecký mních Theodorik z Freibergu tvrdil, že dúhu dokáže vytvoriť každá vodná kvapka sama o sebe. Descartes(17. stor. n. l.) História popisovania dúhy

5. Na základe svojichmeraní indexu lomu vypočítal Issac Newton(17. stor. n. l.) uhol medzi lúčami dúhy pre červené a pre fialové svetlo. • celková oblúková šírku dúhy 2°15/ • Descartes s Newtonom objasnili existenciu primárneho a sekundárneho oblúka i tmavého pásu, ktorý ich oddeľuje, avšak nevedeli vysvetliť tzv. nadpočetné prúžky. • V r. 1803 Thomas Young– objasnenie nadpočetných prúžkov – interferencia svetla. • Neskôr sa vedci venovali intenzite rozptylu svetla dúhy a pod. História popisovania dúhy

6. Je iróniou, že tak zložitý problém ako je dúha, má v skutočnosti presné riešenie. Toto riešenie je dlhé roky už známe. Akonáhle J. C. Maxwell predložil zhruba pred sto rokmi elektromagnetickú teóriu svetla, bolo možné problém optickej dúhy presne matematicky formulovať. Ide o rozptyl elektromagnetického vlnenia na homogénnej guli. Finálny popis dúhy

7. Popis časti dúhy

8. Žiariaci oblúk, ktorý pozorujeme pri daždi na oblohe alebo vo vodnej  triešti vodopádu, predstavuje primárnu dúhu. • Vlastnosti: • farebnosť • jas a zreteľnosť farebných pásov • poradie farieb zostáva stále rovnaké: najvnútornejšia je fialová a tá prechádza postupne do rôznych odtieňov modrej, zelenej, žltej a  oranžovej, až na vonkajšom okraji je červená  Základné princípy vzniku dúhy

9. Primárna dúha

10. Prechod lúča kvapkou vody Rozptylový uhol: γ = (α+β) + (180° - 2β) + (α – β) = 180° + 2α - 4β

11. Na každej kvapke prebieha jav disperzie. • Fialová zložka bielého svetla sa láme najviac a červená najmenej. • Kvapka je guľového tvaru => sú všetky smery dopadajúceho lúča vzájomne ekvivalentné. • V úlohe výstupu je len jediná premenná: vzdialenosť lúča od osi prechádzajúcej rovnobežne s ním stredom kvapky. • Nazýva sa zameriavacím parametrom • Mení sa od nuly, kedy lúč splýva s osou kvapky, až do jej polomeru, kedy je jeho dotyčnicou. Prechod lúča kvapkou vody

12. Dráha lúča vo vnútri kvapky • Lúče 1. triedy predstavu jú priamy odraz od kvapky. • Lúče 2. triedy cez kvapku priamo pre­chádzajú. • Lúče 3. triedy, ktoré vychádzajú z kvapky po jedinom vnútornom odraze, tvoria primárnu dúhu. • Z lúčov 4. triedy, ktoré podstupujú dva vnútorné odrazy, vzniká sekundárna dúha. 

13. Pri minimálnom rozptylovom uhle vzniká najkrajšia dúha. • Je to funkcia sínusu uhla dopadu. • Pre uhol dopadu 59,65° dostávame minimálny rozptylový uhol pre červenú zložku 137,3° a fialovú 139,2°. (138°) • Fialový kruh v dúhe sa formuje z polkužeľa s uhlom 180° – 139,2° =  40,8° a červený o uhle 42,7° vzhľadom k primárnemu slnečnému lúču. Vznik primárnej úhy

14. Rozptylový uhol ako funkcia zameriavacieho parametra

16. Na oblohe je vyššie než sa nachádza primárna dúha. • Opačné radenie farieb ako má primárna dúha • Rozptylový uhol: 180° + 2α - 6β • To znamená, že fialový kruh v sekundárnej dúhe vzniká z lúčov odchýlených o uhol 233,6° a červený o uhol 229,8°. (Pri uhle dopadu 59,65°) (zvyškový uhol 130°) • Z toho vyplýva že fialovému polkužeľu prislúcha uhol 53,6° a červenému uhol 49,8°. Vznik sekundárnej dúhy

17. Obe časti dúhy

18. Oblasť medzi oboma oblúkmi dúh. Je značne tmavšia než zvyšná časť oblohy. Podľa gréckeho filozofa Alexandra z Afrodisiady, ktorý ju po prvýkrát popísal asi r. 200 pred n. l. Žiadne z lúčov 3. a 4. triedy sa nerozptyľujú do uhlového sektora medzi 130°a 138°. Alexandrov tmavý pás

19. Málokedy pozorovateľný jav dúhy. Obvykle striedanie ružových a zelených pruhov. Na vnútornej strane primárneho oblúka a ešte vzácnejšie na vonkajšej strane sek. oblúka. V tejto uhlovej oblasti vystupujú v rovnakom smere vždy dva rozptýlené lúče 3. triedy, ktoré interferujú. Záleží od veľkosti kvapiek. Nadpočetné prúžky

20. Závislosť Veľkosti vodných kvapiek

21. Kruhová dúha • Pohľad na dúhu z lietadla • Pozorovateľ na zemi vidí iba určitú oblúkovú časť tejto kruhovej dúhy.