Cầu vồng là gì?

20

4. Hướng của trường của một quả bóng dẫn điện tích điện là gì?

Vì quả bóng dẫn các đường sức của trường luôn hướng vuông góc với bề mặt của nó, tức là dọc theo bán kính (Hình 4). Chúng ta hãy tìm mô hình hướng của trường tại bất kỳ điểm M nào cách tâm quả bóng một khoảng R. Chúng ta hãy vẽ qua điểm này một bề mặt khép kín trực giao với đường thoát nước của ruộng. Bề mặt như vậy là một hình cầu có bán kính R và diện tích 4πR², bề mặt đồng tâm của một quả cầu dẫn điện.

Theo định lý Gauss ES=q/ε₀. Từ đây

$$E = \frac{q}{\varepsilon_0 S} = \frac{q}{4\pi R^2 \varepsilon_0}$$

• một quả bóng tích điện tạo ra xung quanh nó một trường giống như một điện tích đặt ở giữa quả bóng (xem Hình 4).

Bán kính là gì?

Mọi người có lẽ đã từng nhìn thấy “vòm trời” nhiều màu sắc tuyệt vời này trải dài đến tận nửa đường chân trời. Sau một trận mưa như trút nước sảng khoái, nó làm vui mắt với những màu sắc sặc sỡ trên nền những đám mây chì bị gió cuốn đi.

Sự trưởng thành khác biệt này phát sinh như thế nào và nó đại diện cho điều gì? Trước hết, chúng ta sẽ mô tả bán kính khi nó xuất hiện ở nửa đường chân trời.

Thông thường, chỉ có thể nhìn thấy radiga thành đàn quay lưng về phía mặt trời nếu có đám mây trước mắt và độ cao của mặt trời phía trên đường chân trời không vượt quá khoảng 42°. Radigue là một phần của vòng tròn đáy hình nón, đỉnh của nó là mắt. Trục của hình nón thẳng, hướng từ mặt trời qua mắt (Hình 1). Tâm của hình tròn nằm phía dưới đường chân trời nên bán kính không phải là hình bán nguyệt. Nó đạt đến mức này nếu mặt trời gần lặn. Góc ở đỉnh của hình nón là khoảng 84°.

Khi di chuyển, nó được quan sát cùng với nó, vì vậy chẳng ích gì khi cố gắng đến gần chân đế và nhìn nó “từ bên cạnh”. Radiga không phải là thứ nằm ở một nơi cụ thể. Radig là thứ có thể được nhìn thấy theo một hướng nhất định (ở góc khoảng 42° so với trục đã nói).

Phần bên ngoài (phía trên) của củ có màu đỏ, phần dưới có màu tím. Giữa chúng là “tất cả các màu sắc của radiga.”

Hiện tượng cơ bản ở Radiga

Đám mây, trên đó có thể nhìn thấy đường phóng xạ, bao gồm những giọt nước. Chính trong đó mà hiện tượng quang học phát sinh. Về cơ bản đây là:

1. Khúc xạ ánh sáng ở ranh giới không khí-nước. Theo định luật khúc xạ, sin α/sin β=n, trong đó α là góc bắt ánh sáng, β là góc khúc xạ và n là chiết suất của môi trường thứ hai (nước) so với môi trường thứ nhất (không khí).

2. Sự phản xạ ở ranh giới nước-không khí. Nó xảy ra theo định luật chung về phản xạ - góc chụp bằng góc phản xạ.

3. Sự tán sắc ánh sáng, nghĩa là sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng ánh sáng. Ánh sáng mặt trời nhìn thấy được chứa các bước sóng khác nhau - từ dài nhất khoảng 750 nm, gây ra cảm giác màu đỏ, đến ngắn nhất, khoảng 400 nm, màu tím. Nước có chiết suất đối với ánh sáng đỏ n=1,331, đối với ánh sáng tím - n=1,344. Giá trị n cho các màu khác nằm giữa các số này.

radiga phát sinh như thế nào?

Sử dụng công thức trên của n, bạn có thể hiểu đường tròn được hình thành như thế nào.

Hãy xem xét một giọt nước có ánh sáng mặt trời chiếu vào (Hình 2). Để một chùm ánh sáng (hiện tại có một bước sóng) rơi vào một giọt gần điểm A, bị khúc xạ trong đó và đi tới điểm B. Tại đây nó bị phản xạ, tại điểm C nó lại bị khúc xạ và bị biến dạng.

21

bước đi từ một giọt nước. Nhưng nó đã phát ra ở dạng chùm tia phân kỳ.

Tuy nhiên, có thể chứng minh rằng các chùm tia rơi vào vị trí của giọt nước nằm ở khoảng cách 0,86R (trong đó R là bán kính của giọt nước) tính từ trục sẽ rời khỏi giọt nước hầu như không có sự phân kỳ (Hình 3). Chỉ có những tia này được nhìn thấy bằng mắt. Và với vị trí của điểm A này, góc giữa chùm tia tới và chùm tia ló ra từ giọt nước chính xác là gần 42°. Chính xác hơn, đối với màu đỏ góc này là 42°22′, và đối với màu tím là 40°36′. Do đó, chiều rộng góc của hình bán kính là 1°46’. “Tất cả các màu radiga” đều nằm trong khoảng góc này.

Tất nhiên, cùng một giọt nước không thể ở cả góc 42°22′ và góc 40°36′. Do đó, mỗi “màu” đến từ một giọt khác nhau, hiện nằm ở một góc tương ứng trong khoảng thời gian được chỉ định. Hàng triệu giọt tham gia vào việc hình thành radiga.

Radiga thứ hai

Rõ ràng phía trên đài sáng chính còn có một cái nữa, một cái kém sáng hơn có thể nhìn thấy được. Nó đồng tâm với cái đầu tiên, nhưng thứ tự màu sắc trong đó bị đảo ngược. Cạnh dưới của nó có màu đỏ, cạnh trên có màu tím. Nó phát sinh do các quá trình khúc xạ và phản xạ ánh sáng tương tự trong giọt nước. Nhưng nếu tia chính phát sinh do khúc xạ kép và phản xạ ánh sáng đơn, thì tia thứ cấp được hình thành do khúc xạ kép và phản xạ ánh sáng kép.

Như có thể thấy trong Hình 4, ánh sáng trong giọt nước bị khúc xạ tại điểm A, phản xạ hai lần tại các điểm B và C, và rời khỏi giọt nước sau lần khúc xạ thứ hai tại điểm D. Tia bán kính này nhìn thấy được ở một góc không phải là 42° mà là 52°. Sự phản xạ “bị tước đoạt” dẫn đến mất đi một phần năng lượng ánh sáng (sự khúc xạ ánh sáng cũng xảy ra ở điểm C!), do đó nó kém sáng hơn. Hình bán nguyệt thứ hai đến từ những giọt hoàn toàn khác nhau, nằm ở một góc lớn so với trục của hình nón.

Rõ ràng là ánh sáng từ một số giọt nhất định (đối với cả hai hạt) chiếu vào mắt bạn không thể lọt vào mắt người hàng xóm hoặc bất kỳ ai khác nói chung. Mỗi bản chất được quan sát đều cho thấy bức xạ “riêng lẻ” của nó phát sinh trong hàng triệu giọt “của nó”.

Phần kết luận

Lý thuyết radigi được trình bày ở đây, do Newton đề xuất, không mô tả tất cả các quá trình xảy ra trong các giọt djedr. Hình ảnh bức xạ rất phức tạp do các quá trình giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng bổ sung, đóng vai trò quan trọng khi các giọt có kích thước rất nhỏ. Hình ảnh được mô tả ở trên áp dụng cho các giọt có đường kính 0,5–2 mm.

Hiện tượng bổ sung phần nào làm thay đổi diện mạo của đài. Tất cả điều này dẫn đến thực tế là màu sắc ở dạng radigue kém tinh khiết hơn màu có thể nhìn thấy khi ánh sáng mặt trời khúc xạ ở dạng này.