PL 
EnglishDomyślny
Українська🌈 Tęcza i optyka
Rozpraszanie światła w atmosferze — powstawanie tęczy, rozpraszanie Rayleigha, interaktywna pozycja Słońca.
Rozpraszanie światła w atmosferze pokazuje, jak powstają tęcze. Światło słoneczne załamuje się w kroplach wody, rozdzielając się na widmo barw. Przesuń pozycję Słońca, by zobaczyć, jak zmienia się kąt tęczy.
🔬 Co pokazuje
Prawo Snella rządzi załamaniem na powierzchni kropli. Różne długości fal załamują się pod nieco innymi kątami (dyspersja), rozdzielając białe światło na kolory.
🎮 Jak korzystać
Przesuń pozycję Słońca, by zobaczyć, jak reaguje łuk tęczy. Tęcza pierwotna zawsze znajduje się 42° od punktu antysolarnego.
💡 Czy wiedziałeś?
Tęcza wtórna (czasem widoczna na zewnątrz pierwotnej) ma odwróconą kolejność kolorów i powstaje wskutek dwóch wewnętrznych odbić wewnątrz kropli. Ciemny pas między nimi nazywa się pasmem Aleksandra.
O symulacji dyspersji tęczy
Ten shader fragmentów GLSL odtwarza, jak światło słoneczne tworzy tęczę wewnątrz kulistych kropel deszczu. Każdy promień wchodzi do kropli, załamuje się, odbija raz od tylnej powierzchni, ponownie załamuje się przy wyjściu i rozprasza, ponieważ współczynnik załamania n(λ) zależy od długości fali. Promienie kumulują się pod kątem minimalnej dewiacji, tworząc tęczę pierwotną w przybliżeniu 42° wokół punktu antysolarnego, z czerwienią na zewnętrznej krawędzi i fioletem wewnątrz.
Panel na ekranie pozwala dostosować wysokość Słońca (0-70°), ogólną intensywność oraz ciecz kropli (woda, gęstsza ciecz lub gliceryna), a także przełączać tęczę wtórną. Podniesienie Słońca powyżej około 42° przesuwa łuk poniżej horyzontu, tak jak w naturze. Zrozumienie tej geometrii ma znaczenie w optyce atmosferycznej, meteorologii i projektowaniu instrumentów optycznych wykorzystujących dyspersję.
Najczęściej zadawane pytania
Co pokazuje ta symulacja?
Renderuje tęczę, jaka powstaje, gdy światło słoneczne załamuje się, odbija i rozprasza wewnątrz kropel deszczu. Łuk pierwotny pojawia się około 42 stopni od punktu antysolarnego z czerwienią na zewnątrz, a opcjonalny słabszy łuk wtórny pojawia się około 51 stopni z odwróconymi kolorami.
Dlaczego tęcza pojawia się pod kątem około 42 stopni?
Światło przechodzące przez kulę z jednym wewnętrznym odbiciem ma minimalny kąt dewiacji, więc promienie skupiają się pod tym kątem i wzajemnie się wzmacniają. Dla wody ten kąt minimalnej dewiacji, czyli kąt tęczy, wynosi w przybliżeniu 42 stopnie, dlatego łuk zawsze tworzy się w tym miejscu niezależnie od wielkości kropli.
Co powoduje rozdzielenie kolorów?
Współczynnik załamania wody nieznacznie zależy od długości fali — właściwość zwana dyspersją. Światło fioletowe ma wyższy współczynnik (około 1,343) niż czerwone (około 1,331), więc załamuje się bardziej i wychodzi pod mniejszym kątem. To rozciąga białe światło słoneczne w pasmo widmowe widoczne na łuku.
Co robią elementy sterujące?
Wysokość Słońca ustala, jak wysoko znajduje się Słońce, co przesuwa łuk w górę lub w dół; intensywność skaluje ogólną jasność; selektor cieczy przełącza między wodą, gęstszą cieczą a gliceryną, zmieniając współczynnik załamania; a przełącznik łuku wtórnego pokazuje lub ukrywa słabszy łuk 51-stopniowy i pasmo Aleksandra.
Dlaczego nie widzę tęczy, gdy Słońce jest wysoko?
Łuk jest wyśrodkowany na punkcie antysolarnym, który leży naprzeciwko Słońca i opada poniżej horyzontu, gdy Słońce się wznosi. Gdy Słońce wzniesie się powyżej około 42 stopni, cały łuk pierwotny znika z widoku, więc symulacja wygasza łuk powyżej tej wysokości, zgodnie z prawdziwymi obserwacjami.
Jakie równanie stoi za kątem tęczy?
Prawo Snella, sin i = n sin r, rządzi załamaniem na powierzchni. Dla k wewnętrznych odbić kąt wejścia minimalnej dewiacji spełnia cos i = sqrt((n do kwadratu minus 1) podzielone przez k razy (k plus 2)), a kąt rozpraszania od punktu antysolarnego wynika z całkowitej dewiacji. Shader oblicza to bezpośrednio dla każdej długości fali.
Czym jest łuk wtórny i pasmo Aleksandra?
Łuk wtórny powstaje z dwóch wewnętrznych odbić zamiast jednego, więc pojawia się pod kątem około 51 stopni, jest słabszy i ma odwrócone kolory z czerwienią na wewnętrznej krawędzi. Między dwoma łukami leży ciemniejszy obszar znany jako pasmo Aleksandra, gdzie niewiele światła jest rozpraszane z powrotem w stronę obserwatora.
Jak zmiana cieczy wpływa na łuk?
Przełączenie na gęstszą ciecz lub glicerynę podnosi współczynnik załamania, co przesuwa kąt minimalnej dewiacji do wewnątrz i zmienia rozstaw kolorów. Odczyt na żywo przelicza kąty pierwotny i wtórny dla wybranego medium, więc można obserwować, jak łuk zwęża się wraz ze wzrostem współczynnika.
Czy symulacja jest fizycznie dokładna?
Kolejność kolorów, kąty w przybliżeniu 42 i 51 stopni, dyspersja zależna od długości fali i pasmo Aleksandra są zgodne z poprawną optyką. To stylizowane przybliżenie w czasie rzeczywistym, a nie pełny model transferu radiacyjnego, więc skalowanie promienia na ekranie i jasność są dostrojone dla przejrzystości, a nie dokładnych wartości fotometrycznych.
Dlaczego każda osoba widzi inną tęczę?
Tęcza nie jest ustalona w przestrzeni; jest definiowana przez kąt między światłem słonecznym a linią wzroku, wyśrodkowany na cieniu własnej głowy obserwatora. Ponieważ ta geometria jest unikalna dla pozycji każdego obserwatora, żadni dwaj obserwatorzy nigdy nie widzą dokładnie tego samego łuku, nawet stojąc obok siebie.
Gdzie ta fizyka jest stosowana w rzeczywistości?
Te same zasady dyspersji i załamania leżą u podstaw zjawisk optyki atmosferycznej, takich jak halo i glorie, projektowania pryzmatów i spektrometrów oraz technik teledetekcji, które wnioskują o wielkości kropli deszczu na podstawie szerokości i jasności tęczy. Badanie tych kątów pomaga też meteorologom interpretować warunki nieba.
Rozpraszanie światła w atmosferze — powstawanie tęczy, rozpraszanie Rayleigha, interaktywna pozycja Słońca.
3D · Renderer Three.js / WebGL · cel 60 FPS · działa w całości po stronie klienta, bez instalacji