🌈 Как появляется радуга?
Луч солнца входит в каплю воды, преломляется, отражается от её задней стенки и выходит, распавшись на цвета. Двигайте луч по капле — и найдите «волшебный» угол 42°.
Угол падения: —
Угол преломления: —
🔴 Угол выхода (красный): —
🟣 Фиолетовый: —
Почему именно 42°? Кривая угла выхода
Каждая точка кривой — угол, под которым выйдет луч, попавший в каплю на высоте b. У кривой есть максимум ≈ 42°: рядом с ним «скапливается» больше всего лучей — там радуга и яркая. У фиолетового максимум чуть ниже — поэтому цвета разделяются.
Три шага света в капле
1Преломление на входе. Белый свет замедляется в воде и распадается на цвета: у каждого цвета свой показатель преломления (красный n≈1,331, фиолетовый n≈1,343).
2Отражение от задней стенки. Часть света отражается внутри капли, как от зеркала.
3Преломление на выходе. Свет выходит назад к наблюдателю, цвета расходятся ещё сильнее.
Что из этого следует
Радуга — не предмет в небе, а угол: вы видите её там, где направление «солнце → капли → глаз» составляет ≈ 42°. Поэтому радуга всегда напротив солнца, а у каждого наблюдателя она своя.
Вторая (бледная) радуга возникает от лучей с двумя отражениями внутри капли — под углом ≈ 51°, с обратным порядком цветов.