De mult timp, miraje, figuri pâlpâitoare în aer, oameni alarmați și îngroziți. În zilele noastre, oamenii de știință au dezvăluit multe secrete ale naturii, inclusiv fenomene optice. Ei nu sunt surprinși de misterele naturale, a căror esență a fost studiată de mult timp. Astăzi, în liceu, fenomenele optice sunt predate la fizică în clasa a VIII-a, astfel încât orice elev le poate înțelege natura.
Concepte de bază
Oamenii de știință din antichitate credeau că ochiul uman vede simțind obiectele cu cele mai subțiri tentacule. Optica la acea vreme era studiul vederii.
În Evul Mediu, optica studia lumina și esența ei.
Astăzi, optica este o parte a fizicii care studiază propagarea luminii prin diverse medii și interacțiunea acesteia cu alte substanțe. Toate problemele legate de vedere sunt studiate de optică fiziologică.
Fenomenele optice sunt manifestări ale diverselor acțiuni efectuate de razele de lumină. Ele sunt studiate de optica atmosferică.
Procese neobișnuite în atmosferă
Planeta Pământ este înconjurată de o înveliș gazoasă numită atmosferă. Grosimea sa este de sute de kilometri. Mai aproape de Pământ, atmosfera este mai densă, în direcțieîn sus este rar. Proprietățile fizice ale învelișului atmosferic se schimbă constant, straturile sunt amestecate. Schimbați temperaturile. Densitatea, schimbarea transparenței.
Razele de lumină merg de la Soare și alte corpuri cerești spre Pământ. Acestea trec prin atmosfera Pământului, care le servește ca sistem optic specific, schimbându-i caracteristicile. Razele de lumină reflectă, împrăștie, trec prin atmosferă, luminează pământul. În anumite condiții, calea razelor este îndoită, astfel încât apar diverse fenomene. Fizicienii consideră cele mai originale fenomene optice:
- apus de soare;
- aspectul curcubeului;
- aurora nordică;
- mirage;
- halo.
Să le aruncăm o privire mai atentă.
Aureola în jurul Soarelui
Cuvântul „aureola” în greacă înseamnă „cerc”. Ce fenomen optic stă la baza acestuia?
Halo este procesul de refracție și reflectare a razelor care are loc în cristalele de nor în atmosferă. Fenomenul arată ca niște raze luminoase în apropierea Soarelui, limitate de un interval întunecat. Halourile se formează de obicei înaintea cicloanelor și pot fi precursorii acestora.
Picăturile de apă îngheață în aer și iau forma prismatică corectă cu șase laturi. Toată lumea este familiarizată cu țurțurile care apar în straturile inferioare ale atmosferei. În partea de sus, astfel de ace de gheață cad liber în direcție verticală. Banci de gheață cristalină se învârt, coboară spre pământ, în timp ce au o aranjare paralelă de-a lungulraport cu pământul. O persoană direcționează vederea prin cristale, care acționează ca lentile și refractează lumina.
Alte prisme sunt plate sau arată ca stele cu șase raze. Razele de lumină care cad pe cristale ar putea să nu sufere refracție sau să experimenteze o serie de alte procese. Rareori se întâmplă ca toate procesele să fie clar vizibile, de obicei una sau alta parte a fenomenului apare mai clar, în timp ce altele sunt slab reprezentate.
Un mic halou este un cerc în jurul soarelui cu o rază de aproximativ 22 de grade. Culoarea cercului este roșiatică din interior, apoi curge în galben, alb și se amestecă cu cerul albastru. Zona interioară a cercului este întunecată. Se formează ca urmare a refracției luminii în acele de gheață care zboară în aer. Razele din prisme sunt deviate la un unghi de 22 de grade, astfel încât cele care au trecut prin cristale apar observatorului deviate cu 22 de grade. Prin urmare, interiorul pare întunecat.
Culoarea roșie este refractată mai puțin, indicând cea mai puțin deviată de la soare. Următorul este galben. Celel alte raze se amestecă și apar albe.
Există un halou de 46 de grade în jurul celui de 22 de grade. Regiunea sa interioară este, de asemenea, roșiatică, deoarece lumina este refractată în ace de gheață care sunt la 90 de grade în fața soarelui.
Aureola de 90 de grade este de asemenea cunoscută, strălucește slab, aproape că nu are culoare sau este colorată în roșu la exterior. Oamenii de știință nu au studiat încă pe deplin această varietate.
Halo în jurul Luniiși alte specii
Acest fenomen optic este adesea văzut atunci când pe cer sunt nori ușori și multe slouri de gheață cristalină în miniatură. Fiecare astfel de cristal este un fel de prismă. Practic, forma lor este hexagoane alungite. Lumina pătrunde în regiunea cristalină frontală și, ieșind din partea opusă, este refractată cu 22 de grade.
Iarna, în aerul rece de lângă lămpile stradale se vede un halou. Apare de la lumina unui felinar.
O aureolă în jurul Soarelui se poate forma și în aerul geros și înzăpezit. Fulgi de zăpadă sunt în aer, lumina trece prin nori. La apus de seară, această lumină devine roșie. În secolele trecute, oamenii superstițioși erau îngroziți de astfel de fenomene.
Aureola poate arăta ca un cerc colorat în curcubeu în jurul Soarelui. Se pare că în atmosferă există multe cristale cu șase fețe, dar acestea nu reflectă, ci refractează razele soarelui. Majoritatea razelor sunt împrăștiate, fără a ajunge la ochi. Restul razelor ajung la ochiul uman și observăm un cerc irizat în jurul Soarelui. Raza sa este de aproximativ 22 de grade sau 46 de grade.
Soare fals
Oamenii de știință au observat că cercul halo este întotdeauna mai luminos pe părțile laterale. Acest lucru se explică prin faptul că aici se întâlnesc halourile verticale și orizontale. La intersecțiile lor pot apărea sori falși. Acest lucru se întâmplă mai ales când Soarele este aproape de orizont, moment în care nu mai putem vedea o parte a cercului vertical.
Soarele fals este, de asemenea, un fenomen optic, un fel de aureolă. Apare din cauzacristale de gheață cu șase fețe, în formă de unghii. Astfel de cristale plutesc în atmosferă într-o direcție verticală, lumina este refractă pe fețele lor laterale.
Un al treilea „soare” se poate forma, de asemenea, dacă numai partea de suprafață a cercului halo este vizibilă deasupra soarelui adevărat. Poate fi un segment de arc sau un punct luminos de o formă de neînțeles. Uneori, sorii falși sunt atât de strălucitori încât nu se pot distinge de soarele real.
Curcubeu
Acesta este un fenomen optic atmosferic sub forma unui cerc incomplet cu culori diferite.
Religiile din antichitate considerau curcubeul drept un pod de la cer la pământ. Aristotel credea că curcubeul apare datorită reflectării picăturilor de lumină solară. Ce fenomen optic mai poate mulțumi o persoană la fel de mult ca un curcubeu?
În secolul al XVII-lea, Descartes a studiat natura curcubeului. Mai târziu, Newton a experimentat cu lumina și a completat teoria lui Descartes, dar nu a putut înțelege formarea mai multor curcubee, absența nuanțelor individuale de culoare în ele.
Teoria completă a curcubeului a fost prezentată în secolul al XIX-lea de un astronom din Anglia, D. Erie. El a fost cel care a reușit să dezvăluie toate procesele curcubeului. Teoria dezvoltată de el este acceptată și astăzi.
Un curcubeu apare atunci când lumina soarelui lovește o perdea de apă de ploaie în regiunea cerului opusă Soarelui. Centrul curcubeului este situat într-un punct din partea îndepărtată a Soarelui, adică nu este vizibil pentru ochiul uman. Arcul curcubeului este partea cercului din jurul acestui punct central.
Culorile din curcubeu sunt plasate într-o anumită ordine. El este constant. Roșu este pe marginea de sus, violet este pe partea de jos. Între ele, culorile merg într-un aranjament strict. Curcubeul nu conține toate culorile existente. Predominanța verdelui indică trecerea la vreme favorabilă.
Aurora Boreala
Aceasta este o strălucire în straturile magnetice superioare ale atmosferei datorită influenței reciproce a atomilor și a elementelor vântului solar. Aurora sunt de obicei verzi sau albastre, cu note de roz și roșu. Ele pot fi sub formă de panglică sau de pată. Exploziile lor sunt adesea însoțite de sunete zgomotoase.
Mirage
Simplele înșelăciuni miraje sunt familiare oricărei persoane. De exemplu, atunci când conduceți pe asf alt încălzit, un miraj apare ca o suprafață de apă. Acest lucru nu este o surpriză pentru nimeni. Ce fenomen optic explică apariția mirajelor? Să ne oprim asupra acestei probleme mai detaliat.
Mirajul este un fenomen fizic optic în atmosferă, în urma căruia ochiul vede obiecte care sunt ascunse vederii în condiții normale. Acest lucru se datorează refracției fasciculului de lumină pe măsură ce curge prin straturile de aer. Obiectele aflate la o distanță considerabilă se pot ridica sau căde în raport cu locația lor reală sau pot fi distorsionate și pot lua forme bizare.
Brocken Ghost
Acesta este un fenomen în care, la apus sau la răsărit, umbra unei persoane care se află pe o înălțime capătă proporții de neînțeles, deoarece cade pe norii aflați în apropiere. Acest lucru este explicatreflectarea și refracția razelor de lumină de către picăturile de apă în condiții de ceață. Fenomenul a primit numele uneia dintre înălțimile munților germani Harz.
Focul Sf. Elmo
Aceste perii luminoase de culoare albastru sau violet pe catargele vaselor maritime. Luminile pot apărea pe înălțimi muntoase, pe clădiri de înălțime impresionantă. Acest fenomen se produce din cauza descărcărilor electrice la capetele conductorilor datorită faptului că tensiunea electrică crește.
Acestea sunt fenomenele optice avute în vedere la lecțiile de clasa a VIII-a. Să vorbim despre dispozitivele optice.
Designuri în optică
Dispozitivele optice sunt dispozitive care convertesc radiația luminoasă. De obicei, aceste dispozitive funcționează în lumină vizibilă.
Toate dispozitivele optice pot fi împărțite în două tipuri:
- Dispozitive în care imaginea este obținută pe ecran. Acestea sunt camere, camere de filmat, dispozitive de proiecție.
- Dispozitive care interacționează cu ochiul uman, dar nu formează imagini pe ecran. Aceasta este o lupă, microscop, telescoape. Aceste dispozitive sunt considerate vizuale.
O cameră este un dispozitiv opto-mecanic folosit pentru a obține imagini ale unui obiect pe film. Designul camerei include o cameră și lentile care formează obiectivul. Lentila creează o imagine în miniatură inversată a obiectului care este capturat pe film. Acest lucru se datorează acțiunii luminii.
Imaginea este inițial invizibilă, dar datorită soluției de dezvoltare, devine vizibilă. Această imagine se numeștenegativ, în el locurile luminoase par întunecate și invers. Faceți un pozitiv din negativ pe hârtie fotosensibilă. Folosind un dispozitiv de mărire a fotografiilor, imaginea este mărită.
O lupă este un obiectiv sau un sistem de lentile conceput pentru a mări obiectele în timp ce se uită la ele. Lupa este plasată lângă ochi, se selectează distanța de la care se vede clar obiectul. Utilizarea unei lupe se bazează pe creșterea unghiului de vedere din care este privit obiectul.
Pentru a obține o mărire mai unghiulară, utilizați un microscop. În acest dispozitiv, mărirea obiectelor are loc datorită sistemului optic, format dintr-o lentilă și un ocular. Mai întâi, unghiul de vedere este mărit de obiectiv, apoi de ocular.
Așadar, am luat în considerare principalele fenomene și dispozitive optice, varietățile și caracteristicile acestora.
