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Presentazione - Dispersione della luce
Testo di questa presentazione
Lezione di fisica in 11a (8) elementare
Dispersione della luce
ANNOTAZIONE:
La presentazione consente di insegnare una lezione sull'argomento: "Dispersione della luce". La presentazione ha lo scopo di attivare l'attività cognitiva dello studente. sviluppo del pensiero, iniziativa nell'acquisizione di conoscenze, sviluppo dell'interesse per lo studio della fisica. Il supporto informatico alla lezione può essere utilizzato per arricchirne i contenuti. ITK utilizzato: lavorare con testo, disegni, ricerca di materiale illustrativo su Internet, scansione. La presentazione è composta da 20 diapositive, capacità di memoria 2,11 KB
Obiettivi:
1 Conoscere il concetto di dispersione della luce, studiare le proprietà ondulatorie della luce; 2 Spiegare il fenomeno degli arcobaleni basandosi su concetti fisici; 3 Scopri di che colore è.
Epigrafe
Come inaspettatamente e brillantemente nell'umido cielo azzurro si levava l'arco aereo nel suo momentaneo trionfo! Ha infilato un'estremità nelle foreste, con l'altra è andata dietro le nuvole - Ha afferrato metà del cielo ed era esausta in alto. F.I.Tyutchev
Conoscere il fenomeno
300 anni fa, il fisico inglese Isaac Newton, studiando il fenomeno della rifrazione della luce che passa attraverso un prisma di vetro, scoprì un fenomeno sorprendente. Un raggio di luce solare che cade su un prisma viene rifratto e sulla parete opposta appare una striscia di luce multicolore, chiamata SPETTRO. Pertanto, la luce bianca è una “meravigliosa miscela di colori”.
7 COLORI DELLO SPETTRO DISPERSIVO:
1 ROSSO 2 ARANCIONE 3 GIALLO 4 VERDE 5 CIANO 6 BLU 7 VIOLA
Colori dello spettro
Questo è interessante …
Perché ci sono solo 7 colori nello spettro della luce bianca? Aristotele, ad esempio, indicava solo tre colori: rosso, verde, viola. Newton inizialmente identificò cinque colori e successivamente dieci. Tuttavia, successivamente ha optato per sette colori. La scelta è molto probabilmente spiegata dal fatto che il numero “sette” era considerato magico (sette meraviglie del mondo, sette giorni della settimana, ecc.)
Dizionario fisico
Spettro - dalla parola latina spettro - visibile, visione. Dispersione - dalla parola latina dispersus - sparso, sparso. Il cromatismo deriva dalla parola greca per colore. Inversione – dal latino inversio – ribaltamento, movimento.
DEFINIZIONE La dispersione della luce è la dipendenza dell'indice di rifrazione di una sostanza dalla lunghezza d'onda (frequenza) della luce. Il fenomeno fu scoperto da Isaac Newton (1643-1727) nel 1666
Nel vetro, la velocità dell'onda viola è inferiore alla velocità di quella rossa e quindi, quando passa attraverso un prisma, viene rifratta più fortemente.
ARCOBALENO
A volte, quando esce di nuovo il sole dopo un forte acquazzone, si può vedere un arcobaleno. Ciò accade perché l'aria è satura di minuscole polveri d'acqua. Ogni goccia d'acqua nell'aria agisce come un minuscolo prisma, dividendo la luce in diversi colori.
Un arcobaleno è un caso speciale di CAUSTICA, il gioco di luce. Per vederlo, devi stare con le spalle al sole dopo la pioggia. Un arco multicolore si trova solitamente a una distanza di 1-2 km dall'osservatore, e talvolta può essere osservato a una distanza di 2-3 m sullo sfondo di gocce d'acqua formate da fontane o spruzzi d'acqua.
Il centro dell'arcobaleno si trova sulla continuazione della linea retta che collega il Sole e l'occhio dell'osservatore, sulla linea antisolare. L'angolo tra la direzione verso l'arcobaleno principale e la linea antisolare è di 41-42 gradi.
Come si forma un arcobaleno?
Un arcobaleno appare come risultato della riflessione della luce dalla superficie interna di una goccia di pioggia e della doppia rifrazione - quando entra ed esce dalla goccia. La teoria dell'arcobaleno fu proposta per la prima volta nel 1637 da René Descartes.
Il tipo di arco, la brillantezza dei colori e la larghezza delle strisce dipendono dalla dimensione delle gocce d'acqua e dal loro numero. Le gocce grandi creano un arcobaleno più stretto, con colori nettamente prominenti, le gocce piccole creano un arco sfocato, sbiadito e persino bianco. Ecco perché in estate dopo un temporale è visibile un arcobaleno stretto e luminoso, durante il quale cadono grandi gocce
Perché a volte vediamo un secondo arcobaleno?
La ragione del secondo arcobaleno, come il primo, è la rifrazione e la riflessione della luce nelle gocce d'acqua. Tuttavia, prima di trasformarsi in un “secondo arcobaleno”, i raggi del sole hanno il tempo di riflettersi due volte, e non una, dalla superficie interna di ciascuna goccia.
Da notare che la sequenza dei colori nel “secondo arcobaleno” è l'INVERSO di quella vista in quello “primario”. La luminosità del “secondo arcobaleno” è inferiore a quella del primo perché entrambe le riflessioni interne non sono complete e parte della luce esce dalla goccia.
Perché l'arcobaleno è rotondo?
Il fatto è che ogni goccia di pioggia ha una forma approssimativamente sferica e un raggio parallelo di luce solare che cade su di essa si trasforma in un cerchio multicolore a causa della rifrazione e della riflessione interna.
L'occhio dell'osservatore, come l'apice di un cono circolare con un angolo al vertice di 42 gradi, raccoglie i raggi divergenti da tante goccioline e formanti un cerchio della stessa dimensione angolare. Se l '"occhio" si muove, l'intera immagine dell'arcobaleno si muove: in ogni punto specifico si forma la propria serie di goccioline.
Dispersione della luce
Effetti psicologici della luce.
Ricerche degli psicologi a metà del XX secolo. ha dimostrato che ogni colore ha un effetto psicofisico del tutto specifico, indipendente dalle caratteristiche individuali di una persona. Le differenze si verificano a livello della reazione psicologica di ogni persona a un particolare colore. Rosso. Aiuta a curare tutte le malattie virali, stimola il sistema immunitario. Rafforza la memoria, dona vigore a tutto il corpo, aumenta la forza muscolare. Arancia. Aumenta il livello di regolazione neuroendocrina, ha un effetto ringiovanente su tutto il corpo. Giallo. Produce un effetto purificante su tutto il corpo. Stimola l'appetito. È un colore fisiologicamente ottimale; tonifica il sistema nervoso e stimola la vista.
Effetti psicologici della luce (continua)
Verde. Normalizza l'attività cardiaca, calma il sistema nervoso centrale. Questo è il colore del rilassamento, che allevia la tensione nervosa. Blu. Aiuta a normalizzare la pressione sanguigna e l'attività cardiaca. Utilizzato nel trattamento delle malattie degli occhi e del fegato. Blu. Ha un effetto insolitamente benefico sull'intero sistema endocrino. Tratta le malattie dei polmoni e degli occhi. Viola. Ha un effetto calmante sul sistema nervoso. Influisce positivamente sul sistema vascolare.
GIOCO “Trova il tuo colore”
ROSSO 1 A I S ARANCIONE 2 B Y T Y GIALLO 3 V K U G VERDE 4 G L F E BLU 5 D M X Y BLU 6 E N C VIOLA 7 E O H ROSA 8 F P W GOLD 9 R Ø Scrivi il tuo nome (cognome, soprannome, diminutivo, ecc.), inserisci i numeri corrispondenti e somma sollevarli. Se ottieni un numero maggiore di 10, aggiungi le sue cifre e continua a lavorare con i numeri risultanti finché la somma non sarà inferiore a 10. Allo stesso modo, per determinare il colore della data di nascita, somma le cifre dei suoi numeri costituenti. PROVA AD ABBINARE ENTRAMBI I TUOI COLORI.
PROVERBI, DETTI, Enigmi
Un arcobaleno alto e ripido significa un secchio, un arcobaleno piatto e basso significa maltempo. Arcobaleno: arco, batti la pioggia. Il ponte si estende attraverso sette villaggi, sette miglia. Maglia in strada, maniche in capanna. Un giogo dipinto pendeva dall'altra parte del fiume. Una tela rossa si estende attraverso la finestra. Se lo guardi ti verrà da piangere, ma non c'è niente di più bello di lui al mondo. Trova proverbi e detti relativi ai fenomeni studiati.
Rispondere alle domande:
1 Perché la luce bianca è in grado di scomporsi in uno spettro quando passa attraverso un prisma di vetro? 2 Chi ha scoperto il fenomeno della dispersione? 3 Cos’è la varianza? 4 Come spiegare la varietà di colori visibili all'uomo in natura? 5 In che modo i diversi colori differiscono l'uno dall'altro? 6 Cos'è un arcobaleno? 7 Perché vediamo il cielo azzurro e l'alba rossa?
Conseguenze
La luce bianca è un insieme di onde di diverse frequenze.
La sostanza assorbe selettivamente onde luminose di diverse frequenze.
Quando le onde luminose di frequenze diverse entrano nell'occhio umano, hanno effetti diversi sulla retina.
Ogni colore ha la propria frequenza d'onda.
“IL PROFUMO DEL SOLE” L'odore del sole? Che sciocchezza! No, non è una sciocchezza.
Nel sole, suoni e sogni, profumi e fiori, tutto fuso in un coro consonante, tutto intrecciato in un unico schema. Il sole profuma di erbe, di bagni freschi, risvegliati in primavera, e di pini resinosi, di mughetti delicatamente intrecciati e ubriachi, che sbocciarono vittoriosamente nell'odore acre della terra.
Il sole splende con suoni squillanti, con foglie verdi, respira il canto primaverile degli uccelli, respira le risate dei volti giovani. Dite dunque a tutti i ciechi: sarà per voi! Non vedrai le porte del paradiso, Il sole ha un profumo, Dolcemente intelligibile solo a noi, Visibile agli uccelli e ai fiori! K. Balmont
Letteratura:
1 “Primo settembre. Fisica”, №33/03;11/04;3/06;6/06; 2 S.V. Zvereva “Nel mondo della luce solare”; Gidrometeoizdat, 1988 3 V.L. Bulat “Fenomeni ottici in natura”, M.; Istruzione, 2006-2007 5 A.I. Materiali di intrattenimento per le lezioni"; M.; NC ENAS, 2006
La zebra e l'arcobaleno sono in qualche modo simili: la zebra ha strisce, anche l'arcobaleno Lascia che la vita sia come una zebra a strisce, ma non bicolore, ma multicolore Lascia che ci sia molto verde, il verde è speranza e calda estate, lascia che sia giallo! brilla come un sole splendente, il rosso: la vita si illumina con amore. Il blu ti innalzerà al di sopra della vanità. Sarà un sogno luminoso e gentile. Ti auguro una tale varietà di colori, grande felicità e longevità!
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Dispersione sembra una parola meravigliosa; Il fenomeno in sé è bellissimo. Ci è vicino e familiare fin dall'infanzia. L'abbiamo osservato centinaia di volte! Il tuono si calmò, il rapido acquazzone estivo si calmò; E sopra l'etereo ponte, lavato con terra fresca, pendeva un arcobaleno, affascinandoci con la sua bellezza. La dispersione ha un ruolo qui. Era come se avesse disposto un normale raggio di luce bianca in un prisma nella goccia di pioggia che incontrava.
Eccezionale fisico e matematico inglese, fondatore della meccanica classica. I. Newton è nato nella famiglia di un povero contadino nella città di Woolsthorpe, vicino alla città di Grantham. All'età di 12 anni iniziò a studiare alla Grantham School. Nel 1661, Newton entrò in uno dei college dell'Università di Cambridge e dopo la laurea ricevette una laurea. Un ruolo eccezionale nella vita di Newton fu svolto dagli anni 1665-1667, che trascorse nella sua nativa Woolsthorpe, nascondendosi dall'epidemia di peste. Qui sviluppò sostanzialmente le idee che portarono lo scienziato a importanti scoperte: la creazione delle basi matematiche della fisica - calcolo differenziale e integrale, la scoperta della legge di gravitazione universale e l'invenzione del telescopio riflettore; qui condusse esperimenti sulla decomposizione della luce. Nel 1668, Newton ottenne un master e poi diresse il dipartimento di fisica e matematica dell'Università di Cambridge. Nel 1672 Fu eletto membro della Royal Society di Londra e nel 1703. Ne divenne il presidente.
Gli esperimenti di Newton Newton diresse un raggio bianco verso un prisma di vetro. Non appena la luce visibile colpisce un prisma, viene rifratta e decomposta in una striscia arcobaleno, chiamata spettro. Il colore bianco è convenzionalmente diviso in sette colori. Come ha dimostrato l'esperienza, ogni colore ha il proprio indice di rifrazione: il più alto è il viola, il più piccolo è il rosso. Come già sappiamo dagli esperimenti sulla diffrazione della luce, i colori hanno lunghezze d'onda diverse. La luce che passa attraverso un prisma triangolare viene rifratta e, uscendo dal prisma, devia dalla sua direzione originaria verso la base del prisma. La quantità di deflessione del raggio dipende dall'indice di rifrazione del materiale del prisma e, come mostrano gli esperimenti, l'indice di rifrazione dipende dalla frequenza della luce.
Gli esperimenti discussi furono eseguiti per la prima volta nel 1666 dal fisico inglese Isaac Newton. L'immagine mostra uno degli esperimenti condotti dallo stesso Newton. Nei suoi esperimenti, Newton usò la luce del sole, che fece entrare nella stanza attraverso uno stretto foro nella persiana della finestra.
Ogni colore ha la propria lunghezza d'onda e frequenza, tale luce monocolore è chiamata monocromatica Lunghezza d'onda del colore, nm Larghezza della sezione, nm Rosso Arancione Giallo 585 – Verde Blu 510 – Blu 480 – Viola
CONCLUSIONI DAGLI ESPERIMENTI DI NEWTON La luce bianca non è monocromatica. Il secondo prisma si limita a rifrangere i raggi, ma non ne cambia il colore. Questi raggi erano chiamati semplici o monocromatici. La luce bianca è costituita da colori monocromatici - semplici. L'indice di rifrazione di un mezzo dipende dal colore della luce: i raggi di luce rossa in qualsiasi mezzo vengono rifratti meno fortemente di tutti gli altri. Quando esce dal prisma, la luce bianca viene scomposta in sette colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola. La luce rossa devia di meno, la luce viola devia di più. La luce con lunghezze d'onda diverse si propaga in un mezzo a velocità diverse: viola con la più bassa, rossa con la più alta, poiché n = c/v.
COLORI DEI CORPI OPACHI La varietà di colori e sfumature nel mondo che ci circonda spiega il fenomeno della dispersione. Quando interagiscono con corpi diversi, i raggi di luce di diversi colori vengono riflessi e assorbiti in modo diverso da questi corpi. I corpi dipinti di bianco riflettono ugualmente bene i raggi luminosi di diverse frequenze. I corpi verniciati di nero assorbono ugualmente bene i raggi luminosi di diverse frequenze. I corpi opachi sono dipinti nel colore di cui riflettono bene i raggi luminosi. Il fenomeno degli arcobaleni può essere spiegato utilizzando la dispersione della luce.
COLORI DEI CORPI TRASPARENTI COLORI DEI CORPI TRASPARENTI Il colore di un corpo trasparente è determinato dalla composizione della luce che lo attraversa. Se un corpo trasparente assorbe uniformemente i raggi di tutti i colori, allora nella luce bianca trasmessa è incolore, ma sotto l'illuminazione colorata ha il colore dei raggi da cui è illuminato. Quando la luce bianca passa attraverso il vetro verniciato, trasmette il colore in cui è dipinto. Questa proprietà viene utilizzata in vari filtri.
GENERALIZZAZIONE DEL MATERIALE La dispersione della luce è il fenomeno della scomposizione della luce bianca in uno spettro utilizzando un prisma. L'ordine dei colori nello spettro non cambia. La dispersione della luce avviene perché l'indice di rifrazione del mezzo dipende dal colore della luce. La dispersione della luce dimostra che la luce bianca è complessa ed è composta da colori semplici - monocromatici. La dispersione consente di spiegare i colori dei corpi opachi con il fatto che i corpi riflettono e assorbono in modo diverso la luce di frequenze diverse.
Consolidamento. 1. Osserva la formazione di cerchi colorati attorno alla lampadina di un lampione e spiega questo fenomeno, osserva la sequenza dei cerchi. (La spiegazione è legata all'indice di rifrazione dei raggi colorati con la velocità di propagazione Vcr. > Vph) 2. Perché vediamo il bianco come bianco, il nero come nero, il rosso come rosso? 3. Osserva un foglio di carta bianco attraverso un vetro colorato e spiega perché la carta assume il colore del vetro? Vf) 2. Perché vediamo il bianco come bianco, il nero come nero, il rosso come rosso? 3. Osservare un foglio di carta bianco attraverso un vetro colorato e spiegare perché la carta assume il colore del vetro?”> 
4. Sul quaderno è scritto a matita rossa “eccellente” e verde “buono”. Ci sono due bicchieri, rosso e verde, quale dovresti guardare per vedere la valutazione "eccellente"? 5.Sullo sfondo grigio della scena c'è una figura in rosso. Che tipo di luce dovrebbe essere illuminata per creare l'apparenza di scomparsa? 6.Dal racconto di Jules Verne “Il raggio verde”: “Hai mai visto il sole che tramonta all'orizzonte? - Si certo! -...Ma hai notato come appare l'ultimo raggio di sole e si spegne quando l'aria si libera dalla nebbia e diventa trasparente? - Probabilmente no! E quindi, se ti capita di vedere questo fenomeno - accade molto raramente - fai attenzione al fatto che quest'ultimo raggio non sarà rosso, ma verde. Sì, sì, avrà un colore verde meraviglioso, cioè un verde tale che nessun artista può creare sulla sua tavolozza. Un colore verde simile non si trova da nessuna parte in natura, perché non può essere trovato nel mondo vegetale, nonostante tutta la sua abbondanza e diversità, nemmeno nei mari più luminosi.
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Didascalie delle diapositive:
Dispersione della luce.
Esperimento di Newton sulla dispersione della luce Newton diresse un raggio luminoso di piccola sezione trasversale su un prisma. Un raggio di sole entrava nella stanza buia attraverso un piccolo foro della persiana.
Cadendo su un prisma di vetro, il fascio luminoso veniva rifratto e dava sulla parete opposta un'immagine con un'alternanza di colori arcobaleno. Newton identificò sette colori: Viola Blu Azzurro Verde Giallo Arancione Rosso Chiamò spettro la striscia dell'arcobaleno. Esperimento di Newton sulla dispersione della luce
Il colore dipende dalle caratteristiche fisiche dell'onda luminosa: frequenza o lunghezza d'onda. La luce rossa ha la lunghezza d'onda più lunga, la luce viola quella più corta. Esperimento di Newton sulla dispersione della luce
La dipendenza dell'indice di rifrazione della luce dalla frequenza di vibrazione (o lunghezza d'onda) è chiamata dispersione. Newton giunse ad una conclusione importante: “I raggi luminosi che differiscono nel colore differiscono nel grado di rifrazione”. Esperimento di Newton sulla dispersione della luce
L’indice di rifrazione è determinato dalla formula: n=c/ υ dove c = 300.000 km/s – la velocità della luce nel vuoto u – la velocità della luce in un mezzo Se la luce di colori diversi viene rifratta in modo diverso, allora la velocità delle onde monocromatiche nella materia è diverso. L'indice di rifrazione per la luce rossa nel vetro è 1,64 e per la luce viola è 1,68. Dispersione e indice di rifrazione
Spettroscopio e spettrografo O – oculare ZT – telescopio P – prisma K – collimatore Ø – fenditura scorrevole
Analisi spettrale Spettri di emissione: 1 – continuo; 2 – sodio; 3 – idrogeno; 4 – elio. Spettri di assorbimento: 5 – solare; 6 – sodio; 7 – idrogeno; 8 – elio.
Link alle illustrazioni: http://im6-tub-ru.yandex.net/i?id=67146028-45-72. http://im4-tub-ru.yandex.net/i?id=46045339-28-72. http://im4-tub-ru.yandex.net/i?id=289692535-28-72. http://im5-tub-ru.yandex.net/i?id=344390577-21-72. http://im7-tub-ru.yandex.net/i?id=496547705-61-72. http://de.trinixy.ru/pics4/20110525/podb/12/amazing_nature_pics_17.jpg ; http://yro.narod.ru/bibliotheca/Icons/Ikoni/raduga.jpg ; http://www.eaas.co.uk/images/atmospheric_optics/rainbow.jpg ; http://im2-tub-ru.yandex.net/i?id=945671994-10-72; http://www.olympusmicro.com/primer/images/diffraction/rainbow.jpg. http://im8-tub-ru.yandex.net/i?id=139297492-17-72 ; http://im4-tub-ru.yandex.net/i?id=191916602-12-72. http://im2-tub-ru.yandex.net/i?id=337964418-03-72.
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Diapositiva 2
La dispersione della luce (decomposizione della luce) è un fenomeno causato dalla dipendenza dell'indice di rifrazione assoluto di una sostanza dalla frequenza (o lunghezza d'onda) della luce (dispersione di frequenza), o, la stessa cosa, dalla dipendenza della velocità di fase della luce luce in una sostanza sulla lunghezza d'onda (o frequenza). Fu scoperto sperimentalmente da Newton intorno al 1672, anche se teoricamente venne spiegato abbastanza bene molto più tardi.
Diapositiva 3
Uno degli esempi più evidenti di dispersione è la decomposizione della luce bianca quando passa attraverso un prisma (esperimento di Newton).
Diapositiva 4
L'essenza del fenomeno della dispersione è la velocità disuguale di propagazione dei raggi luminosi con diverse lunghezze d'onda in una sostanza trasparente - un mezzo ottico (mentre nel vuoto la velocità della luce è sempre la stessa, indipendentemente dalla lunghezza d'onda e quindi dal colore). Di solito, maggiore è la frequenza dell'onda, maggiore è l'indice di rifrazione del mezzo e minore è la velocità della luce al suo interno: - il rosso ha la massima velocità nel mezzo e il minimo grado di rifrazione, - il viola ha la velocità minima della luce nel mezzo e il massimo grado di rifrazione.
Diapositiva 5
Tutti almeno una volta nella vita hanno visto un arcobaleno nel cielo. Ma perché distinguiamo i colori? Perché vediamo l'erba verde, il cielo azzurro, la neve bianca e la terra nera?
Diapositiva 6
Per vedere la luce, hai bisogno di due cose: 1. una fonte di luce, cioè luce + un oggetto illuminato da essa 2. un ricevitore di luce (cioè radiazione) - l'occhio.
Diapositiva 7
Due diversi tipi di cellule nervose (recettori), chiamati coni e bastoncelli, sono responsabili della percezione della luminosità dei colori da parte dell'occhio umano. I bastoncelli sono “responsabili” della visione in bianco e nero. Grazie a loro l'occhio può riconoscere gli oggetti in condizioni di scarsa illuminazione. I coni sono progettati per riconoscere le informazioni sul colore. In condizioni di illuminazione normale, percepiamo il colore esclusivamente attraverso tre tipi di “coni”, ciascuno dei quali è sensibile a una gamma specifica dello spettro visibile.
Diapositiva 8
Le informazioni ricevute con l'aiuto dei recettori visivi arrivano sotto forma di segnali al cervello, che determina in quali proporzioni: i recettori vengono eccitati, creando sulla base di questa percezione del colore.
Diapositiva 9
Diapositiva 10
Probabilmente molti di voi da bambini si sono posti questa domanda: “Perché gli occhi di un gatto brillano al buio?” Ora probabilmente hai già indovinato: è così che i "coni" degli occhi di un gatto riflettono la luce che cade su di loro al crepuscolo.
Diapositiva 11
Da un punto di vista fisico, ciò che percepiamo come luce è un insieme di onde elettromagnetiche di frequenze specifiche distinguibili dall'occhio umano. L'intero spettro visibile delle radiazioni (bianco, luce diurna) può essere suddiviso in sette sezioni. ognuno dei quali ha il suo colore. Insieme formano il cosiddetto spettro, che occasionalmente riusciamo a osservare sotto forma di arcobaleno.
Diapositiva 12
La luce solare ordinaria viene diffusa da minuscole goccioline d'acqua lasciate nell'aria dopo la pioggia. E di conseguenza vediamo un arcobaleno. Quando le gocce d'acqua scompariranno dall'aria dopo la pioggia, tutti e sette i colori dell'arcobaleno si fonderanno nuovamente in un'unica bianca luce del giorno.
