Радуга — это разноцветная дуга, образованная светом, проходящим через капли воды. Цвета, обычно ассоциируемые с радугой, — красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, синий и фиолетовый. Однако один цвет, который заметно отсутствует в радуге, — это белый. Это часто поднимает вопрос: если радуга содержит все цвета видимого спектра, почему она не содержит белый?
Существует несколько основных причин, по которым белый цвет отсутствует в радуге:
Радуга — это оптическое явление, вызванное преломлением, отражением и рассеиванием солнечного света через капли воды. Когда луч солнечного света попадает в каплю дождя, он изгибается (преломляется) и отражается от задней внутренней поверхности капли, а затем снова преломляется при выходе. Этот процесс разделяет белый свет на составляющие его спектральные цвета — цвета, которые мы видим в радуге. Призматическая дисперсия расщепляет белый свет, поэтому не остается видимого белого цвета.
Последовательность цветов в радуге возникает из-за того, что каждый цвет в спектре видимого света имеет немного отличающуюся длину волны. Красный свет имеет самую длинную длину волны, а фиолетовый — самую короткую. Когда белый свет преломляется каплей воды, составляющие цвета изгибаются на разную величину в соответствии с их длиной волны. Красный свет изгибается меньше всего, а фиолетовый — больше всего. Это создает непрерывный спектр цветов по всей дуге радуги от длинноволнового красного до коротковолнового фиолетового. Нет никакого промежутка, где можно было бы найти белый цвет.
Белый свет состоит из всех видимых длин волн света, объединенных вместе. Он содержит красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Но в радуге эти составляющие цвета разделяются. Таким образом, в радуге нет единой точки, где сходятся все цвета, которые могли бы дать белый цвет. Цвета плавно переходят из одного в другой в последовательности длины волны.
Чтобы полностью понять, почему в радуге отсутствует белый цвет, полезно поближе рассмотреть, как с научной точки зрения образуются радуги:
Радуга возникает только при взаимодействии солнечного света с каплями воды. Когда солнечный свет проходит через каплю, часть света отражается от задней части капли, а остальная часть входит в нее. Свет преломляется при входе, отражается от внутренней поверхности, а затем снова преломляется на выходе. Это двойное преломление и отражение разделяют белый свет на цвета.
Преломление преломляет световой луч. Степень преломления зависит от длины волны. Длинные красные волны изгибаются меньше всего, а короткие фиолетовые волны изгибаются больше всего. Это угловое разделение разносит составляющие цвета.
Когда преломленный солнечный свет выходит из капли дождя, дисперсия вызывает дальнейшее распространение цветов. Это размазывает их в непрерывный спектр, идущий от красного в верхней части дуги через оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго к фиолетовому в нижней части.
Между цветами радуги нет пробелов. Последовательность от красного к фиолетовому представляет собой плавный градиент без возможности появления белого. Отсутствие белого цвета является всего лишь следствием физических процессов, участвующих в расщеплении и рассеивании белого солнечного света.
Учитывая научное объяснение образования радуги, мы можем суммировать основные причины, по которым белый цвет не виден:
Призматическая дисперсия разделяет белый цвет на отдельные цвета в диапазоне от самых длинных красных до самых коротких фиолетовых длин волн. После этого разделения не остается белого цвета.
В радуге цвета плавно переходят один в другой без какой-либо точки наложения, где они могли бы снова объединиться в белый цвет.
Поскольку белый цвет содержит все цвета радуги вместе, его нельзя увидеть в каком-либо одном месте, а только когда спектр рекомбинируется.
Радуга отображает весь видимый спектр, а не отдельные цвета. Поскольку белый цвет существует вне этого континуума, он естественным образом исключается.
| Цвет | Длина волны (нм) |
|---|---|
| Красный | 700-635 |
| Оранжевый | 635-590 |
| Жёлтый | 590-560 |
| Зелёный | 560-520 |
| Синий | 520-450 |
| Индиго | 450-440 |
| Фиолетовый | 440-390 |
Хотя это и нечасто, существуют определенные ситуации, когда в радуге иногда можно увидеть белые полосы или пятна:
Туманные радуги похожи на радуги, но образуются в тумане, а не в дожде. Более мелкие капли тумана не рассеивают свет так широко, позволяя цветам смешиваться в белые области.
Иногда появляются дополнительные полосы более светлых пастельных оттенков, перекрывающие основную радугу, что вызвано интерференцией световых лучей. Эти дополнительные полосы могут содержать белый цвет.
Если радуга не показывает полную последовательность цветов, ограниченный спектр может позволить белому свету сохраняться в некоторых областях.
Радуги, отраженные в воде или других поверхностях, могут показывать белые пятна, где солнечный свет напрямую отражается от поверхности под ними.
Крупные капли дождя меньше преломляют свет, уменьшая дисперсию, поэтому белый свет может не полностью разделяться. Но капли такого размера обычно распадаются.
Так что, хотя и редко, белый цвет может иногда встречаться в радуге при определенных особых обстоятельствах, когда дисперсия ограничена. Но в типичной радуге полное распространение и разделение цветов устраняет белый цвет.
Хотя белый цвет не встречается ни в одной точке дуги радуги, спектр цветов может рекомбинировать, чтобы снова сформировать белый свет при определенных условиях:
Если рассеянные цвета радуги отражаются обратно от внутренней части капли, они могут снова сходиться в белый цвет на выходе. Но никакой свет не отражается обратно к наблюдателю, чтобы обнаружить это белое сходимость.
Стеклянная призма может служить обратной стороной капли воды, снова объединяя разделенные цвета в белый цвет. Дисперсия инвертируется.
Проецирование спектра радуги на белую поверхность снова смешивает цвета, открывая белый цвет, который всегда был в освещающем луче солнечного света.
Таким образом, цвета радуги плавно переходят из одного в другой без белого между ними, но они могут снова объединиться, чтобы восстановить белый свет при подходящих условиях — но не внутри самой радуги.
Вот несколько увлекательных фактов о радуге, которые дают дополнительное представление о том, почему белый цвет отсутствует:
Радуга образует полную круглую полосу, но мы обычно видим только часть над горизонтом. Остальное отсекает земля.
У дуги радуги нет фиксированного начала или конца. Если бы мы могли видеть его целиком, он бы образовал непрерывный круг.
Красный цвет всегда появляется на внешнем верху радужной дуги, а фиолетовый – на внутреннем дне. Цвета отсортированы по длине волны.
«Антирадуга» может образовываться, отражаясь от капель воды, показывая обратный порядок цветов с красным внизу.
Иногда за пределами основной можно увидеть вторичные и даже третичные радуги с инвертированным порядком цветов.
| Факты о радуге |
|---|
| – Вызывается светом, взаимодействующим с каплями воды |
| – Цвета варьируются от красного до фиолетового в зависимости от длины волны |
| – Образует полную круглую полосу |
| – Нет фиксированной начальной или конечной точки |
| – Красный всегда на верхней внешней дуге |
| – Фиолетовый всегда на нижней внутренней дуге |
Итак, вкратце, белый цвет не встречается в радуге, потому что призматическая дисперсия разделяет и распределяет цвета плавно, и нет точки, где они могут наложиться, чтобы снова произвести белый цвет внутри самой радуги. Это интригующее явление возникает из базовой физики света, взаимодействующего с каплями воды. Отсутствие белого цвета помогает создать красочное великолепие и красоту одного из самых ослепительных проявлений природы.
Белый цвет не присутствует в радуге, потому что процесс преломления света, отражения и рассеивания в каплях дождя разделяет белый солнечный свет на полный континуум видимых цветов. В этом спектре нет разрыва или перекрытия, где цвета рекомбинируют в белый свет. Хотя редкие оптические эффекты иногда могут производить белый цвет в особых типах радуг, типичная радужная дуга отображает бесшовную последовательность оттенков от красного до фиолетового без белого. Смешивание, распространение и разделение цветов при взаимодействии света с каплями воды объясняет это интересное отсутствие белого цвета в радуге. Так что в следующий раз, когда вы увидите эту красочную полосу красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового, растянувшуюся по небу, уделите минутку, чтобы оценить физические принципы, которые создают эту яркую демонстрацию спектра – минус один цвет.