Dolgo časa fatamorgane, utripajoče figure v zraku, vznemirjeni in prestrašeni ljudje. Danes so znanstveniki razkrili številne skrivnosti narave, vključno z optičnimi pojavi. Ne presenečajo jih naravne skrivnosti, katerih bistvo je že dolgo preučeno. V srednji šoli danes optične pojave poučujejo v fiziki v 8. razredu, tako da lahko vsak učenec razume njihovo naravo.
Osnovni koncepti
Znanstveniki antike so verjeli, da človeško oko z otipanjem vidi predmete z najtanjšimi lovkami. Optika je bila takrat študij vida.
V srednjem veku je optika proučevala svetlobo in njeno bistvo.
Danes je optika del fizike, ki proučuje širjenje svetlobe skozi različne medije in njeno interakcijo z drugimi snovmi. Vsa vprašanja, povezana z vidom, preučuje fiziološka optika.
Optični pojavi so manifestacije različnih dejanj, ki jih izvajajo žarki svetlobe. Proučuje jih atmosferska optika.
Nenavadni procesi v ozračju
Planet Zemlja je obdan s plinasto lupino, imenovano atmosfera. Njegova debelina je več sto kilometrov. Bližje Zemlji je atmosfera gostejša, v smerinavzgor je redka. Fizikalne lastnosti atmosferske lupine se nenehno spreminjajo, plasti se mešajo. Spremenite temperature. Gostota, premik preglednosti.
Svetlobni žarki gredo od Sonca in drugih nebesnih teles proti Zemlji. Prehajajo skozi zemeljsko atmosfero, ki jim služi kot poseben optični sistem in spreminja njegove značilnosti. Svetlobni žarki se odbijajo, razpršijo, prehajajo skozi ozračje, osvetljujejo zemljo. Pod določenimi pogoji je pot žarkov upognjena, zato se pojavljajo različni pojavi. Fiziki menijo, da so najbolj izvirni optični pojavi:
- sončni sončni zahod;
- videz mavrice;
- severni sij;
- mirage;
- halo.
Oglejmo si jih podrobneje.
Halo okoli sonca
Sama beseda "halo" v grščini pomeni "krog". Kateri optični fenomen je podlaga za to?
Halo je proces loma in odboja žarkov, ki se pojavi v kristalih oblaka visoko v atmosferi. Pojav je videti kot svetlobni žarki blizu Sonca, omejeni s temnim intervalom. Haloji običajno nastanejo pred cikloni in so lahko njihovi predhodniki.
Vodne kapljice zamrznejo v zraku in dobijo pravo prizmatično obliko s šestimi stranicami. Vsakdo pozna poledice, ki se pojavljajo v spodnjih plasteh atmosfere. Na vrhu takšne ledene iglice prosto padajo v navpični smeri. Kristalne ledene plošče se vrtijo in se spuščajo na tla, medtem ko so vzdolž vzporedno razporejeneodnos do zemlje. Oseba usmerja vid skozi kristale, ki delujejo kot leče in lomijo svetlobo.
Druge prizme so ravne ali izgledajo kot zvezde s šestimi žarki. Svetlobni žarki, ki padajo na kristale, se morda ne lomijo ali doživijo številne druge procese. Redko se zgodi, da so vsi procesi jasno vidni, običajno je eden ali drugi del pojava bolj jasen, drugi pa so slabo predstavljeni.
Majhen halo je krog okoli sonca s polmerom približno 22 stopinj. Barva kroga je od znotraj rdečkasta, nato se preliva v rumeno, belo in se meša z modrim nebom. Notranji del kroga je temen. Nastane kot posledica loma svetlobe v ledenih iglah, ki letijo v zraku. Žarki v prizmah se odklonijo pod kotom 22 stopinj, zato se tisti, ki so prešli skozi kristale, opazovalcu zdijo odmaknjeni za 22 stopinj. Zato je notranjost videti temna.
Rdeča barva se manj lomi in kaže najmanj odklona od sonca. Naslednja je rumena. Drugi žarki se mešajo in se zdijo beli.
Obstaja 46-stopinjski halo okoli 22-stopinjskega haloja. Njena notranja regija je prav tako rdečkasta, ker se svetloba lomi v ledenih iglicah, ki so za 90 stopinj obrnjene proti soncu.
Poznan je tudi 90-stopinjski halo, rahlo sveti, je skoraj brez barve ali je na zunanji strani obarvan rdeče. Znanstveniki te sorte še niso v celoti preučili.
Halo okoli lunein druge vrste
Ta optični pojav je pogosto viden, ko so na nebu lahki oblaki in veliko miniaturnih kristalnih ledenih plošč. Vsak tak kristal je nekakšna prizma. V bistvu je njihova oblika podolgovati šesterokotniki. Svetloba vstopi v sprednji kristalni del in se iz nasprotnega dela lomi za 22 stopinj.
Pozimi se v hladnem zraku v bližini uličnih svetilk vidi halo. Pojavi se iz luči luči.
Ahalo okoli Sonca lahko nastane tudi v zmrzljivem snežnem zraku. Snežinke so v zraku, svetloba prehaja skozi oblake. Ob večernem sončnem zahodu se ta luč obarva rdeče. V preteklih stoletjih so bili vraževerni ljudje zgroženi nad takšnimi pojavi.
Halo je lahko videti kot mavrični krog okoli Sonca. Zdi se, če je v ozračju veliko kristalov s šestimi ploskvami, ki pa ne odbijajo, ampak lomijo sončne žarke. Večina žarkov je razpršenih in ne dosežejo naših oči. Preostali žarki dosežejo človeško oko, okoli Sonca pa opazimo mavrični krog. Njegov polmer je približno 22 stopinj ali 46 stopinj.
False Sun
Znanstveniki so opazili, da je halo krog ob straneh vedno svetlejši. To je razloženo z dejstvom, da se tu srečata navpični in horizontalni halosi. Na njihovih križiščih se lahko pojavijo lažna sonca. To se zgodi še posebej pogosto, ko je Sonce blizu obzorja, takrat ne vidimo več dela navpičnega kroga.
Lažno sonce je tudi optični pojav, neke vrste halo. Pojavlja se zaradiledeni kristali s šestimi ploskvami, oblikovani kot žeblji. Takšni kristali lebdijo v ozračju v navpični smeri, svetloba se lomi na njihovih stranskih ploskvah.
Tretje "sonce" lahko nastane tudi, če je nad pravim soncem viden le površinski del kroga halo. Lahko je segment loka ali svetleča točka nerazumljive oblike. Včasih so lažna sonca tako svetla, da jih ni mogoče ločiti od pravega sonca.
mavrica
To je atmosferski optični pojav v obliki nepopolnega kroga z različnimi barvami.
Stare religije so mavrico obravnavale kot most z neba na zemljo. Aristotel je verjel, da se mavrica pojavi zaradi odboja kapljic sončne svetlobe. Kateri optični pojav lahko človeka še vedno razveseli tako kot mavrica?
V 17. stoletju je Descartes preučeval naravo mavrice. Kasneje je Newton eksperimentiral s svetlobo in dopolnil Descartesovo teorijo, vendar ni mogel razumeti nastanka več mavric, odsotnosti posameznih barvnih odtenkov v njih.
Popolno teorijo mavrice je v 19. stoletju predstavil angleški astronom D. Erie. Prav on je uspel razkriti vse procese mavrice. Teorija, ki jo je razvil, je še danes sprejeta.
Mavrica se pojavi, ko sončna svetloba zadene zaveso deževnice v predelu neba nasproti Soncu. Središče mavrice se nahaja na točki na skrajni strani Sonca, torej ni vidno človeškemu očesu. Mavrični lok je del kroga okoli te osrednje točke.
Barve v mavrici so postavljene v določenem vrstnem redu. On je stalen. Rdeča je na zgornjem robu, vijolična je na dnu. Med njimi gredo barve v strogem dogovoru. Mavrica ne vsebuje vseh obstoječih barv. Prevladujoča zelena označuje prehod v ugodno vreme.
Aurora Borealis
To je sij v zgornjih magnetnih plasteh atmosfere zaradi medsebojnega vpliva atomov in elementov sončnega vetra. Aurora je običajno zelena ali modra s pridihom roza in rdeče. Lahko so v obliki traku ali pike. Njihove rafale pogosto spremljajo hrupni zvoki.
Mirage
Preproste prevare privida so znane vsem. Na primer, pri vožnji po ogrevanem asf altu se kot vodna površina prikaže fatamorgana. To nikogar ne preseneča. Kateri optični pojav pojasnjuje pojav fatamorganov? Oglejmo si to vprašanje podrobneje.
Mirage je optični fizični pojav v ozračju, zaradi katerega oko vidi predmete, ki so v normalnih pogojih skriti očem. To je posledica loma svetlobnega žarka, ko teče skozi zračne plasti. Predmeti, ki so na precejšnji razdalji, se lahko dvignejo ali padejo glede na njihovo pravo lokacijo ali pa so popačeni in dobijo čudne oblike.
Brocken Ghost
To je pojav, pri katerem ob sončnem zahodu ali sončnem vzhodu dobi senca osebe, ki je na nadmorski višini, nerazumljive razsežnosti, saj pade na oblake, ki so v bližini. To je razloženoodboj in lom svetlobnih žarkov z vodnimi kapljicami v meglenih razmerah. Fenomen je dobil ime po eni od višin nemškega gorovja Harz.
Ogenj sv. Elma
To so svetleči čopiči modre ali vijolične barve na jamborih morskih plovil. Luči se lahko pojavijo na gorskih višinah, na zgradbah impresivne višine. Ta pojav nastane zaradi električnih razelektritev na koncih prevodnikov zaradi dejstva, da se električna napetost poveča.
To so optični pojavi, ki se obravnavajo pri pouku v 8. razredu. Pogovorimo se o optičnih napravah.
Oblikovanje v optiki
Optične naprave so naprave, ki pretvarjajo svetlobno sevanje. Običajno te naprave delujejo v vidni svetlobi.
Vse optične naprave lahko razdelimo na dve vrsti:
- Naprave, v katerih se slika pridobi na zaslonu. To so kamere, filmske kamere, projekcijske naprave.
- Naprave, ki delujejo s človeškim očesom, vendar ne tvorijo slik na zaslonu. To je povečevalno steklo, mikroskop, teleskopi. Te naprave veljajo za vizualne.
Kamera je opto-mehanska naprava, ki se uporablja za pridobivanje slik predmeta na filmu. Zasnova kamere vključuje kamero in leče, ki tvorijo lečo. Objektiv ustvari obrnjeno miniaturno sliko predmeta, ki je ujet na film. To je posledica delovanja svetlobe.
Slika je sprva nevidna, vendar zaradi razvojne rešitve postane vidna. Ta slika se imenujenegativno, v njem svetla mesta izgledajo temna in obratno. Na fotoobčutljivem papirju naredite pozitiv iz negativa. S povečavo fotografij se slika poveča.
Povečevalno steklo je leča ali sistem leč, zasnovan za povečanje predmetov, medtem ko jih gledate. Povečevalno steklo je postavljeno poleg očesa, izbrana je razdalja, s katere je predmet jasno viden. Uporaba povečevalnega stekla temelji na povečanju zornega kota, iz katerega se gleda predmet.
Za večjo kotno povečavo uporabite mikroskop. V tej napravi se povečava predmetov zgodi zaradi optičnega sistema, sestavljenega iz leče in okularja. Najprej se zorni kot poveča z lečo, nato z okularjem.
Torej, upoštevali smo glavne optične pojave in naprave, njihove sorte in značilnosti.
