327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс-урок «Якого кольору веселка?»
Кейс-урок «Якого кольору веселка?»

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 9

Тема: Природні явища

Мета: Детально дослідити явище веселки. Дізнатися про фізичну суть цього природного явища.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Що таке веселка?
  • Чому ми бачимо веселку у вигляді дуги?
  • Як виникає і коли з'являється веселка?
  • Чи можна отримати веселку в домашніх умовах?
  • Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

 

Виникненню веселки сприяють настільки різні елементи природи, що їх збіг в один час і в одному місці – це рідкість. Це не дощ або сніг, які залежать від пори року і повторюються циклічно. Веселка виникає спонтанно, різної ширини, довжини і під різними кутами.

Веселка – це абсолютно позитивне явище, яке не впливає на урожай, самопочуття людей або опади. Це сполучення фізико-хімічних елементів в атмосфері.

Космологія
Що таке веселка?

Веселка є одним з найдивовижніших явищ природи. Її називають супутницею дощу. Вона може з'являтися перед дощем, під час опадів, а також після закінчення дощу. Як правило, час появи веселки залежить від переміщення зливових хмар.

 

Веселка – це таке метеорологічне і оптичне явище у вигляді дуги або кола, що складається з таких кольорів спектру, як червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий:

 

Веселка є різнокольоровою дугою, в якої кутовий радіус становить 42°. Її можна спостерігати на тлі дощової завіси або смуг падіння дощу. Веселку можна бачити на протилежній від Сонця стороні небосхилу, коли Сонце не закривається хмарами. Найчастіше веселку можна спостерігати влітку, під час «грибних» дощів:

 

Центром веселки є точка, яка діаметрально протилежна до Сонця. Таку точку ще називають антисолярною.

Давайте подивимося повчальний мультфільм про те, чому буває веселка і як вона з'являється:

Які причини появи веселки?

Веселка виникає тому, що в крапельках води, що знаходяться в повітрі, відбувається заломлення сонячного світла. Тобто джерелом веселки є сонячне світло, яке переміщається і розкладається на компоненти:

 

Світло різних кольорів заломлюється і відбивається по-різному. Так, наприклад, відхилення червоного кольору становить 137° 30 хвилин, а фіолетовий відхиляється на 139° 20 хвилин. Ось так біле світло здатне розкладатися на спектри. Найточніше про походження веселки викладено в теорії Декарта-Ньютона, яка була створена ще 300 років тому.

Предметом, який здатний розкласти промінь світла на складові, є призма. При виникненні веселки роль такої призми відіграють краплі дощу:

 

Веселку можна спостерігати тоді, коли паралельно із зливою світить Сонце. Але, щоб її побачити, потрібно бути у певному місці. Якщо ви хочете побачити веселку, то повинні знаходитися чітко між Сонцем і дощем, і при цьому Сонце повинно знаходитися позаду, а дощ – попереду. А інакше веселку можна і не помітити. Адже спектр створюється тоді, коли сонячні промені потрапляють на крапельки дощу.

Найчастіше веселку можна побачити рано вранці і ближче до вечора, а ось якщо Сонце знаходиться високо в небі, то веселку ви навряд чи побачите.

Які буваю веселки?

Їх декілька видів:

а) туманна;

б) вогненна;

в) місячна;

г) відбита.

 

Туманна веселка виникає на крихітних крапельках туману, вогненна – в перистих хмарах, а місячну можна спостерігати лише на нічному небі:

 

Іноді можна побачити і подвійну веселку. Вторинна веселка в цьому випадку менш помітна, а її кольори перевернуті. З'являється така веселка внаслідок повторного відбивання сонячних променів всередині краплі:

 

Питання:


Де ще можна побачити явище веселки?

Фізика

Веселка з'являється під час заломлення світла і відбивається в атмосфері крапельками води, дощу або туману, що висять у повітрі:

 

Причиною появи веселки є дисперсія світла. Крапельки залежно від кольору по-різному відхиляють світло. Так, наприклад, показник заломлення води червоного світла менший, ніж для фіолетового. Довгохвильовий червоний колір при заломленні менше відхиляється, тоді як короткохвильовий фіолетовий має більший кут відхилення і в результаті цього білий колір розкладається в різнокольоровий спектр:

 

Біле світло за допомогою призми або такого явища, як веселка, може бути розкладене на різні кольори спектру.

У цьому випадку виникає питання: чому ми бачимо веселку не у формі кольорової смуги, а у формі дуги?

 

Тому що набирає чинності закон оптичного заломлення, при якому промінь, проходячи крізь краплю дощу, що знаходиться у певному положенні в просторі, витримує 42-кратне заломлення і тому око людини бачить це явище саме у формі кола. Тобто ми бачимо веселку як частину цього кола:

 

Вам вже відомо, що світло складається з поєднання таких кольорів, як червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, блакитний і фіолетовий. Коли біле світло проходить крізь призму, то на іншій стороні ми спостерігаємо його відбиття у всіх кольорах веселки.

А знаєте, як можна змусити веселку зникнути?

За допомогою поляризаційних сонячних окулярів можна припинити бачити веселку. Це відбувається з тієї причини, що окуляри покриваються дуже тонким шаром молекул, які розташовані вертикальними рядами, тоді як світло, відбите від води, поляризується горизонтально.

Давайте подивимося це явище на відео:

Ось так за допомогою поляризаційних сонячних окулярів можна спостерігати, як зникає веселка.

Історія

Вперше наукове пояснення явища веселки було зроблене астрономом з Персії Qutb al-din al-shirazi і його учнем Kamal al-din al-farisi в період 1236-1320 рр.

У 1611 р. Марк Антоній де Домініс після довгих спостережень і досліджень описав загальну фізичну картину веселки. Він прийшов до висновку, що веселка виникає тому, що відбувається відбиття внутрішньої поверхні краплі води і двократне заломлення при вході в краплю і при виході з неї.

 

Більш точне і повне пояснення явища веселки описав в своїй праці «Метеори» Рене Декарт у 1637 р. Для своїх досліджень учений взяв скляну кулю і заповнив її водою. Це дало можливість точніше уявити, як в краплі дощу відбивається сонячний промінь.

Видатний англійський вчений і основоположник природознавства Ісаак Ньютон вніс доповнення в теорію співвідношення кольорів. І хоча спектр веселки багатоколірний і безперервний, але за традицією у ньому виділяють лише сім кольорів. Ісаак Ньютон виділив у веселці сім кольорів, оскільки для нього цифра сім мала символічне значення.

Спочатку вчений у своєму трактаті «Оптика» виділяв лише п'ять кольорів. Це були червоний, жовтий, зелений, блакитний і фіолетовий кольори. Але, щоб створити відповідність між числом кольорів спектру і числом основних тонів музичної гами, учений додав до цих п'яти кольорів ще два.

І хоча свою теорію про веселку Декарт і Ньютон створили багато століть тому, але вона точно пояснює основні її особливості. До цих особливостей відносяться: положення головних дуг, їх кутові розміри, розташування кольорів у веселках різних порядків.

І лише в XIX ст. Дж. Б. Ері і Дж. М. Пернтером була виведена повна теорія веселки, де враховувалася і дифракція світла, і відношення довжини хвилі світла, і розмір краплі:

 

Тут ми спостерігаємо, як паралельний пучок сонячних променів падає на краплю. А оскільки поверхня краплі є нерівною, то у різних променів можуть бути і різні кути падіння. Їх діапазон змінюється від 0° до 90°.

Технологія

А чи відомо вам, що можна зробити справжню веселку в домашніх умовах? І для цього існує декілька способів.

Отримання веселки з використанням стакана води

 

У ясний сонячний день візьміть стакан і наповніть його водою. Поставте стакан з водою на столі перед вікном, а чистий аркуш білого паперу покладіть на підлогу. Віконне скло змочіть гарячою водою. Тепер вам залишилося регулювати папір і стакан з водою до тих пір, поки ви не побачите веселку.

Поява веселки з використанням дзеркала

 

Візьміть стакан з водою і всередину покладіть дзеркало. Для цього в кімнаті повинно бути темно, але стіни мають бути білими. Тепер беремо ліхтарик і світимо їм у воду, рухаючи в такий спосіб, щоб у результаті з'явилася веселка.

Веселка з використанням компакт-диска

 

При цьому експерименті необхідно взяти чистий компакт-диск і покласти його перед вікном або під світло лампи на плоску поверхню. От і все, тепер можна дивитися на диск і спостерігати за веселкою.

Веселка методом димки

 

Для того щоб отримати веселку таким методом, необхідно в сонячний день узяти поливальний шланг, закрити його отвір пальцем, створюючи димку, і направити шланг у бік Сонця. Тепер дивіться на димку і насолоджуйтеся веселкою.

Інформатика

Можливо, у веселці є й інші кольори, тільки наше око не розпізнає їх спектр. З екрану монітора людина сприймає колір як суму випромінювання базових кольорів: червоного, зеленого і синього. Таке сприйняття світла відбувається за допомогою колірних рецепторів, які розташовані на сітківці наших очей:

 

Ці кольори є базовими для людського сприйняття, і сприймаються людиною як білий колір, їх відсутність — як чорний, а різні їх комбінації — як багаточисельні відтінки кольорів:

 

Палітри кольорів в системах передачі кольорів RGB, CMYK і HSB:

 

Палітра кольорів у системі передачі кольорів RGB

В інформатиці така система передачі кольорів називається RGB. Ця назва сформована з перших букв англійських назв кольорів, де Red означає червоний, Green — зелений, а Blue — синій. Кольори в палітрі RGB сформовані методом складання базових кольорів, але кожен з них може мати різну інтенсивність.

Колір палітри можна визначити за допомогою формули:

 

Застосовується RGB в таких технічних пристроях, як монітори комп'ютерів, телевізори і т.д.

У системі передачі кольорів RGB палітра кольорів формується шляхом складання червоного, зеленого і синього кольорів:

 

В інформатиці глибину кольору прийнято визначати в бітах:

• Чорно-білий – 1 біт;

• Чергування сірого – 8 біт;

• Індексований – 8 біт;

• True Color – 24 біта;

• High Color – 16 біт.

Глибина кольору і кількість кольорів у палітрі:

 

Кодування кольорів при глибині кольору 24 біта:

 

Палітра кольорів у системі передачі кольорів CMYK

Під час друку зображень на принтерах використовується палітра кольорів в системі CMYK. У цій системі основними кольорами є: Cyan — блакитний, Magenta — пурпурний, Yellow — жовтий. Кольори в палітрі CMYK формуються методом накладення фарб базових кольорів.

Колір палітри можна визначити за допомогою формули:

 

Формування кольорів в системі передачі кольорів CMYK:

 

Застосовується система CMYK, як правило, в поліграфії, а також для друку зображень на струменевих принтерах.

Система передачі кольорів HSB використовує як базу такі параметри:

а) Hue (відтінок кольору);

б) Saturation (насиченість);

в) Brightness (яскравість).

 

За допомогою параметра Hue можна вибрати відтінок кольору зі всіх можливих кольорів оптичного спектру. Завдяки параметру Saturation можна визначити відсоток «чистого» відтінку і білого кольору. А Brightness визначає інтенсивність кольору.

Культура

Ще в древні часи веселка вражала уяву людей. Про веселку складено багато легенд, міфів, їй приписують дивні властивості.

 

У древніх греків богинею веселки була Іріда. Її вважали посередником між богами і людьми. Люди свято вірили в те, що вона з’єднує небо із землею і передає їм волю богів.

 

У Біблії веселка з'явилася після всесвітнього потопу. Вона є символом пробачення Богом людства і вірування в те, що потоп більше не повториться ніколи.

Слов'янські народи вірили в те, що веселка, яка з'являлася після дощу, символізувала перемогу Перуна над блискавками духу зла. Її вважали передвісником добра, сонячної погоди і мирного існування.

Найчастіше в міфології різних народів веселка є символом радості і світла, хоча були і такі народи, які вважали веселку передвісником біди.

 

У скандинавських міфах веселка представлена у вигляді моста Біфрьоста, який сполучає Мідгард і Асгард. Тобто світ людей і світ богів. Червоний колір веселки символізує вічний вогонь, який нешкідливий для Асів, але небезпечний для будь-якого смертного, який спробує піднятися по ньому.

У арабських народів вважалося, що веселка – це лук бога світла Кузаха. Після перемоги над силами тьми Кузах обов'язково вішав веселку-лук на хмари.

У кожної людини своє персональне бачення веселки. Коли ви дивитеся на веселку, то спостерігаєте світло, заломлене від одних крапель дощу, а поруч людина, яка стоїть і дивиться на ту ж саму веселку, бачить світло, яке відбивають інші краплі дощу. Вчені навіть вигадали пристрій, за допомогою якого можна створити штучну веселку. Це надає можливість застосовувати таку веселку в створенні прикрас для будівель, фонтанів, вуличної реклами і супроводу видовищних заходів.

Підведення підсумків кейс-уроку:

Назва

Зміст

1

Результати кейс-уроку можна доповнити такими знахідками учнів:

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz/

http://www.myshared.ru/slide/481808/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Радуга

 

3

На допомогу учню і коучу:

http://edufuture.biz/

https://www.youtube.com/watch?time_continue=71&v=LKeyqLDIFdw

http://www.myshared.ru/slide/571956/

http://www.myshared.ru/slide/779846/

http://videouroki.net/filecom.php?fileid=98661827

 

4

Де знаходити інформацію для кейсу:

http://сезоны-года.рф/радуга.html

http://www.meteoprog.ua/ru/news/38805/

http://www.infoniac.ru/news/7-udivitel-nyh-faktov-o-raduge.html

http://www.myshared.ru/slide/1019523/

http://nsportal.ru/shkola/informatika-i-ikt/library/2012/06/11/palitry-tsvetov-v-sistemakh-tsvetoperedachi-rgb-cmyk-i

 

5

Локація проведення кейс-уроку:

Кейс-урок проходить у класі.

Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Змагання:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав:….

Завдання для них:

1. Поясніть, коли на небі з'являється веселка і чому?

2. Що таке відбита веселка? Які мають бути створені умови для її появи?

3. Чи можливо опівдні 22 червня побачити на небі веселку? Якщо це неможливо, то поясніть чому.

4. Як впливає розмір крапель на вигляд веселки?

7

Домашнє завдання:

Сформулювати по п'ять питань до матеріалу кейса (індивідуальне завдання).

8

Тривалість:

 

90 хвилин (спарений урок)

 

9

Можливість схеми заняття з учнем-дублером:

 

Можливо.

10

Отримані знання і напрацьовані компетенції:

 

Знання про значення особи в історичних процесах.

Уміння швидко знаходити необхідну інформацію за темою.

Здобуття практичних навиків використання отриманої інформації.

Здобуття конкретних знань з фізики, хімії, історії та інших розділів (наведені в розгортках).

11

Теги:

 Веселка, явище природи, супутниця дощу, кольори спектру, заломлення світла, спектри, призма, відбиття, вторинна веселка, оптика, дисперсія світла.

12

Автори:

 Паутінка Світлана Анатоліївна.

13

Брали участь в апгрейді кейсу:

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середньго розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!