Conocimiento sobre el fenómeno natural del arco iris
El arco iris es un fenómeno de luz natural que la gente ve a menudo. Cada vez que un colorido arco iris cuelga en el cielo, la gente no puede evitar correr para ver esta belleza natural. En la antigüedad, algunas personas decían que era la seda colorida que ondeaba el solitario Chang'e cantando y bailando en las nubes, otros decían que era el puente colorido construido por las hadas en las nubes para mirar hacia el mundo; Ya sean sedas de colores o puentes de colores, son simplemente leyendas mágicas. ¿Cuál es la verdadera cara de un arcoíris? ¿Cómo se formó?
En cuanto a la formación del arco iris, la gente suele asociarlo con "después de la lluvia". Después de la lluvia. Conectados juntos. Mucha gente piensa sólo eso. Después de la lluvia. Sólo entonces puede aparecer un arcoíris. De hecho, esta visión no es exhaustiva. Después de la lluvia. Es cierto que a veces aparecen arcoíris en el cielo, pero también pueden aparecer alrededor de fuentes o cascadas bajo el sol en el verano; a veces aparece una sección de arcoíris en un camión aspersor que circula detrás de la carretera; el aire La pulverización también puede crear un arco iris..... Al parecer, de esos que dicen que sólo existen los arcoíris. Después de la lluvia. La razón es que la gente todavía no sabe mucho sobre la causa del arco iris. Mientras sepamos que existen condiciones en el aire para que se formen los arcoíris, naturalmente sabremos que no es necesario que llueva para que aparezcan los arcoíris.
En las clases de física de la escuela secundaria, existe ese conocimiento. Dispersión de la luz. Experimento: Tome un prisma y deje que un rayo de luz blanca pase a través de la rendija y dispare hacia un lado del prisma. Después de pasar a través del prisma, la dirección de viaje cambia y se forma una banda de luz de color en la pantalla de luz blanca. el orden de los siete colores rojo, naranja, amarillo, verde y azul, índigo y morado. Esto es similar a los colores del arco iris. Sin embargo, no puede haber un prisma en el aire y es imposible formar un arco iris. ¿Por qué? Esto se debe a que hay muchas pequeñas gotas de agua flotando en el aire. Cuando la luz del sol brilla sobre estas pequeñas gotas de agua una por una, las pequeñas gotas de agua actúan como prismas, descomponiendo la luz blanca en siete luces monocromáticas, y la luz del sol juega un papel en la dispersión de la luz.
¿Cómo produce la luz solar la dispersión espectral en las gotas?
Cuando la luz del sol entra en pequeñas gotas de agua, es decir, del medio del aire al medio del agua, se produce una refracción debido a los diferentes índices de refracción de las distintas luces monocromáticas que componen la luz blanca, la luz violeta. tiene la longitud de onda más corta y su índice de refracción. La luz roja más grande tiene una longitud de onda más larga y tiene el índice de refracción más pequeño, y los otros colores de luz se encuentran entre ellos. Por lo tanto, la luz produce un fenómeno espectroscópico en pequeñas gotas. La luz de varios colores continúa propagándose en pequeñas gotas al mismo tiempo. Cuando encuentra otra gota de interfaz, se refleja y luego regresa al aire nuevamente a través de la refracción dentro y fuera. la pequeña gota del medio. De esta forma, la luz del sol se descompone en siete luces monocromáticas de color rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta tras dos refracciones y una reflexión total en las gotas de agua. Cuando hay una gran cantidad de pequeñas gotas de agua en el aire, la luz del sol pasa a través de estas pequeñas gotas de agua y, después de la reflexión y refracción, los rayos de luz emitidos se concentran juntos para formar un hermoso arco iris en el cielo.
En un día normal, vemos principalmente un arco iris con un ángulo de visión (el ángulo desde el suelo hasta la parte superior del arco iris) de aproximadamente 42°. A veces, se puede ver una secuencia de colores fuera del arco iris. Este arco iris es exactamente el color opuesto y más oscuro de otro arco iris. Los rayos ultravioleta internos del arco iris principal son rojos y los rayos infrarrojos internos del arco iris secundario son violetas. El arco iris secundario también se llama neón. El neón y el arco iris principal son arcos concéntricos, con el cielo en el medio más oscuro y el cielo dentro y fuera del arco iris más brillante. El ángulo de visión del neón es de aproximadamente 51°. La causa es básicamente la misma que la del arco iris principal. Se forma por la luz solar en gotas de lluvia ligeras después de dos reflexiones y dos refracciones, es decir, refracción-reflexión total-reflexión total-refracción. A nivel del suelo, los principales arcoíris y neones que vemos aparecen como semicírculos porque sus mitades inferiores están oscurecidas por el suelo. Si estás en la cima de una montaña, podrás ver la mayoría del arco iris principal y las luces de neón. Sólo en un día despejado, mirando hacia abajo desde la cabina de un avión, se puede ver el círculo completo del arco iris y el neón principales.
Si el ángulo del sol es demasiado grande (como alrededor del mediodía) o demasiado pequeño (cerca del amanecer o del atardecer), no es fácil para nosotros ver un arco iris, y debido a que los arco iris son la luz del sol reflejada en nuestros ojos a través de pequeñas gotas de agua. Los arcoíris siempre aparecen en el lado opuesto del sol, por eso. El arco iris de la mañana aparece en el oeste y el arco iris de la tarde aparece en el este. Aparece principalmente en verano.
¿Por qué el cuerpo principal del arco iris es rojo ultravioleta?
Cuando miramos el arco iris, la luz coloreada se refleja en las gotas de agua según diferentes ángulos. masa de gotas de agua, sólo ciertos colores pueden reflejarse. La luz de un color entra en nuestros ojos, mientras que otros rayos de colores refractados por la misma gota de agua pasan alto o bajo por nuestros ojos y no podemos verlos. Específicamente, entre la luz refractada por la gota de agua más alta que llega a nuestros ojos, la luz roja solo puede llegar a nuestros ojos debido al índice de refracción más pequeño y al ángulo de desviación más pequeño. Solo podemos ver la luz roja, mientras que otros colores debido a su gran índice de refracción. y un gran ángulo de desviación, la luz puede pasar por encima de nuestras cabezas. Una gota de agua ligeramente más baja es más pequeña que la luz roja sólo en el ángulo de refracción y desviación de la luz, pero también es más pequeña que otros colores de luz. La luz naranja entra primero en nuestros ojos y es vista por nosotros. Entre el resto de luces de colores, la luz roja es baja, mientras que la luz amarilla, verde, azul, índigo y violeta son altas y pasan a través de nuestros ojos sin ser vistas por nosotros. Por analogía, la luz que entra en nuestros ojos es refractada por las gotas más bajas, y solo podemos ver luz violeta, y todos los demás colores de luz se escapan de nuestros ojos. De esta manera, la luz refractada por las gotas de agua adyacentes en el cielo forma un arco iris interior de color rojo ultravioleta.
Principios meteorológicos del arco iris
El tamaño de las gotas de agua en el aire determina el color y el ancho del arco iris. Cuanto más grande es la gota de lluvia, más estrecha es la banda del arco iris y más brillante es el color; cuanto más pequeña es la gota de lluvia, más ancha es la banda del arco iris y más oscuro es el color. Cuando las gotas de lluvia son lo suficientemente pequeñas, la división y el reflejo no son obvios y el arco iris desaparece. Se puede observar que la formación de un arco iris está directamente relacionada con la existencia, número y tamaño de las gotas de lluvia en el aire. Por el contrario, la formación de un arco iris también está relacionada con los cambios en el clima. Por ejemplo, si el color del arco iris cambia de brillante a oscuro y el ancho cambia de estrecho a ancho, significa que las gotas de lluvia en el aire se hacen cada vez más pequeñas. De esto, podemos inferir que el aire puede ser. cambiando gradualmente a un estado estable y las condiciones climáticas empeoran cuanto más estable es.
Durante miles de años, los trabajadores de nuestro país han acumulado y difundido muchas experiencias de contemplar el cielo relacionadas con la observación del arco iris en sus prácticas de vida y producción a largo plazo, y las han compilado en proverbios en lenguajes simples. idioma. Estos proverbios reflejan las leyes objetivas de los cambios climáticos y se han convertido en una de las bases para que la gente especule sobre futuros cambios climáticos. Por ejemplo, "un arco iris aparece en el este cuando sale el sol y llueve en el oeste" (o un arco iris por la mañana es lluvia y un arco iris por la tarde es el sol) es para predecir cambios climáticos futuros basándose en la aparición de arcoíris. Un arco iris en el oeste significa que hay muchas gotas de lluvia en la atmósfera del oeste. A medida que el sistema meteorológico se mueve hacia el este, en algunas áreas se producirán lluvias. Los arcoíris en el oeste generalmente aparecen por la mañana; Un arco iris que aparece en el este significa que hay gotas de lluvia en la atmósfera del este, el sistema climático ha pasado por el área y el clima está a punto de aclararse. Los arco iris en el este generalmente aparecen por la noche; Otro ejemplo es "El arco iris llega tarde en el día y la lluvia llega temprano en la mañana; el arco iris está alto y el sol está bajo, y el impermeable se cubre por la mañana y por la tarde; el arco iris está alto y el sol está bajo". , y el agua no cruza el arroyo; se ve un arco iris quebrado cuando hay fuerte viento; arco iris y la altura es de diez pies de alto", etc., son todos proverbios meteorológicos relacionados con el arco iris.
Además de centrarse en la integración de conocimientos y habilidades en esta materia, la enseñanza de la física también debe prestar atención a la intersección e integración de conocimientos de otras disciplinas, de modo que el conocimiento provenga de la vida, de los experimentos y de los retornos. a la vida, los experimentos y la naturaleza, permitiendo a los estudiantes aprender a vivir y, en última instancia, servir en un trabajo productivo. "Arco iris de física meteorológica" es un ejemplo de referencia para la enseñanza de la física. Se logra provocando ideas y explorando cómo explorar la relación intrínseca entre la física y otras materias en la enseñanza de la física, adaptarse a la nueva dirección de problemas integrales y cultivar la capacidad de los estudiantes. calidad integral.