Как капля дождя превращает солнечный свет в цветной мост

Радуга — одно из самых эффектных оптических явлений в природе. Её красота вдохновляла людей веками, а наука раскрыла, что в основе феномена лежат законы преломления, отражения и разложения света.

Преломление и отражение внутри капли

Когда солнечный луч попадает в каплю дождя, он изменяет направление при переходе из воздуха в воду — это явление называется преломлением. Затем свет отражается от внутренней стенки капли и снова преломляется на выходе.
Разные длины волн отклоняются под разными углами, поэтому белый свет распадается на спектр цветов — от красного до фиолетового.

Спектр и порядок цветов

В классическом описании радуга состоит из семи цветов: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. Их порядок всегда одинаков, так как угол отклонения строго зависит от длины волны.
В действительности спектр непрерывен, и цветов гораздо больше, но человеческий глаз различает лишь определённый диапазон.

Угол и условия наблюдения

Чтобы увидеть радугу, солнце должно находиться за спиной наблюдателя, а впереди — дождевые капли. Для красного цвета угол между направлением солнечного луча и линией взгляда составляет около 42°, а для фиолетового — немного меньше.
Именно эти геометрические условия создают характерную дугообразную форму радуги.

Двойная радуга

Иногда над основной дугой появляется вторая, более тусклая радуга с обратным порядком цветов. Она возникает из-за двойного внутреннего отражения света в каплях. Часть света при этом теряется, поэтому вторая дуга заметно слабее и шире.

Радуга как урок оптики

Понимание природы радуги стало важным шагом в развитии оптики. Этот эффект — наглядный пример разложения белого света на спектр, принцип, который применяется в спектроскопии, фотографии, а также в разработке оптических приборов.