demonstrační pokus

Potřeby:

Kulová skleněná baňka (průměr asi 20 cm); oblouková lampa (nebo jiný intenzivní zdroj bílého světla); clonka se štěrbinou o proměnné šířce; stínítko (např. bílá stěna učebny).

Pokus

Skleněná baňka naplněná vodou bude představovat vodní kapku. Úzký svazek paprsků necháme dopadat (při zatemnění místnosti) na okraj baňky (poloha zdroje, baňky a stínítka je zřejmá z obr. 2.2.3.1 - poloha zdroje 1, poloha stínítka 1) tak, až zachytíme na stínítku barevné spektrum hlavní duhy (viz foto. 2.2.3.1). Podmínky pokusu se blíží skutečným poměrům vzniku duhy, protože se paprsky rozkládají na rozhraní vzduchu a vody.

Umístíme-li zdroj a stínítko do pozice 2 viz obr. 2.2.3.1, zachytíme na stínítku vedlejší duhu, která vzniká při 2 vnitřních odrazech uvnitř kapky (proto bude barevný pás méně intenzivní).

Pokus 2: Demonstrace chodu paprsků vodní kapkou

Foto. 2.2.3.2. Demonstrace chodu paprsků vodní kapkou.

demonstrační pokus

Potřeby:

Kádinka; laser (např. laserové ukazovátko); alobal; izolepa; nůžky; lžička polohrubé mouky.

Příprava pokusu:

Kádinku obalíme alobalem (kvůli lepšímu odrazu světla) tak, aby na 1 místě zůstala štěrbina 2 - 3 mm široká.

Pokus

Kádinka naplněná vodou nám bude představovat vodní kapku. Budeme-li štěrbinou svítit do "kapky", můžeme pozorovat, jak se bude světlo na stěnách odrážet, viz foto. 2.2.3.2 (při zatemnění). Pro lepší pozorovatelnost je možné nasypat do vody trochu polohrubé mouky. Zamícháme-li vodu s moukou lžičkou, bude se voda setrvačností ještě chvíli dále otáčet a na pohybujících se částečkách mouky uvidíme lépe odraz světla laseru.

Budeme-li laserem pohybovat (měnit úhel dopadu), bude se měnit počet vnitřních odrazů. U hlavní duhy se paprsky v kapce odrážejí jedenkrát, u vedlejší dvakrát. Vícenásobné vnitřní odrazy nebudou patrné kvůli poklesu intenzity paprsku při průchodu "vodní kapkou".

Pokus 3: Vznik hlavní a vedlejší duhy, určení příslušných úhlů dopadu, lomu a odchylky paprsků

Obr. 2.2.3.1. Příprava pokusu 3.

frontální experiment

Potřeby (pro každou skupinu):

Kádinka o průměru asi 7 cm; polystyrenová deska (40 x 29 x 3 cm); 2 stínítka; zdroj světla (6,5 V); clonka; fixy; papír; pravítko; úhloměr; špendlíky; nůžky; nůž.

Příprava pokusu:

Na tuto desku D přišpendlíme papír stejných rozměrů s vystřiženým otvorem pro kádinku.

Pokus

Kádinka naplněná vodou představuje vodní kapku, na níž můžeme ukázat vznik duhy.

Postup:

Foto. 2.2.3.4 Zachycení spektra barev na stínítku.

1) Naplňte kádinku vodou, postavte ji do připraveného otvoru. Umístěte zdroj světla do polohy 1 (viz obr. 2.2.3.1), zhasněte a nechte dopadat úzký svazek paprsků (použijte clonku) na kádinku tak, aby byla zřetelná světelná stopa paprsku na desce D (pokryté papírem).

Pohybujte zdrojem tak dlouho, až na stínítku 1 zachytíte spektrum barev (viz foto. 2.2.3.4). Na papíru si označte chod paprsků před vstupem do kapky i po průchodu kapkou (pro barvu červenou, modrou a žlutozelenou)

Zapište si, která barva se od původního směru odchyluje nejvíce a která nejméně. Naznačte do papíru místo dopadů a odrazů paprsku v kapce (světlé pruhy na stěně kádinky viz foto. 2.2.3.4).

Foto. 2.2.3.3 Uspořádání pokusu 3.

2) Rozsviťte, sejměte papír, přiložte do papíru vystřižený kruh (pod kádinkou) a dokreslete chod paprsků pomocí pravítka viz foto. 2.2.3.3 (po průchodu kapkou pro modrou, žlutozelenou (zelenou) a červenou barvu).

Pomocí úhloměru změřte odchylku paprsků d (minimální odchylka), úhel dopadu a a úhel lomu b.

3) Dokreslený papír i s vystřiženým kruhem umístěte ještě jednou na desku D, zhasněte a ověřte sprvnost zakresleného výsledku. Výsledné změřené hodnoty úhlů srovnejte s teoretickými hodnotami (viz kapitoly 1.6.2.2 a 2.1.4).

4) Zdroj umístěte do polohy 2 a celý postup 1 - 3 zopakujte pro vedlejší duhu (zachytíte ji na stínítku 2).

Vysvětlete, proč budou barvy u vedlejší duhy méně výrazné.

Foto. 2.2.3.5 Vznik hlavní a vedlejší duhy na rozprášených kapkách vody.

Pokus 4: Hlavní a vedlejší duha reálně

demonstrační pokus

Potřeby: Zahradní hadice připojená ke zdroji vody; Slunce jako zdroj světla.

Pokus

Za slunečného počasí můžeme studentům ukázat duhu reálně, např. na dvoře školy. Stoupneme-li si ke Slunci zády a budeme-li rozprašovat vodu vytékající pod tlakem z hadice (např. prstem), uvidíme hlavní (popřípadě i vedlejší) duhu vznikající na rozprášených kapkách vody (viz foto. 2.2.3.5). Podobně vzniká duha např. na vodní tříšti vodopádů nebo na vodotrysku.