Dugo vremena, fatamorgane, trepereće figure u zraku, uzbunjene i prestrašene ljude. Danas su znanstvenici otkrili mnoge tajne prirode, uključujući optičke fenomene. Nisu iznenađeni prirodnim misterijama, čija je bit dugo proučavana. Danas se u srednjoj školi u 8. razredu poučavaju optičke pojave u fizici, tako da svaki učenik može razumjeti njihovu prirodu.
Osnovni koncepti
Antički znanstvenici vjerovali su da ljudsko oko opipavanjem vidi predmete s najtanjim pipcima. Optika je u to vrijeme proučavala vid.
U srednjem vijeku, optika je proučavala svjetlost i njenu bit.
Danas je optika dio fizike koji proučava širenje svjetlosti kroz različite medije i njezinu interakciju s drugim tvarima. Sva pitanja vezana za vid proučava fiziološka optika.
Optički fenomeni su manifestacije različitih radnji koje izvode zrake svjetlosti. Proučava ih atmosferska optika.
Neobični procesi u atmosferi
Planeta Zemlja okružena je plinovitom ljuskom koja se zove atmosfera. Njegova debljina iznosi stotine kilometara. Bliže Zemlji, atmosfera je gušća, u smjeruprema gore je rijedak. Fizička svojstva atmosferske ljuske stalno se mijenjaju, slojevi se miješaju. Promijenite temperature. Gustoća, pomak transparentnosti.
Svjetlosne zrake idu od Sunca i drugih nebeskih tijela prema Zemlji. Prolaze kroz Zemljinu atmosferu, koja im služi kao specifičan optički sustav, mijenjajući njegove karakteristike. Svjetlosne zrake se reflektiraju, raspršuju, prolaze kroz atmosferu, osvjetljavaju zemlju. Pod određenim uvjetima, put zraka je savijen, pa se javljaju razne pojave. Fizičari smatraju najoriginalnijim optičkim fenomenima:
- zalazak sunca;
- pojava duge;
- sjeverno svjetlo;
- mirage;
- halo.
Pogledajmo ih pobliže.
Aureola oko sunca
Sama riječ "halo" na grčkom znači "krug". Koji je optički fenomen u osnovi?
Halo je proces loma i refleksije zraka koji se događa u kristalima oblaka visoko u atmosferi. Fenomen izgleda poput svjetlosnih zraka u blizini Sunca, ograničenih tamnim intervalom. Haloi se obično formiraju prije ciklona i mogu biti njihovi prethodnici.
Kapi vode smrzavaju se u zraku i poprimaju ispravan prizmatični oblik sa šest strana. Svima su poznate ledenice koje se pojavljuju u nižim slojevima atmosfere. Na vrhu takve ledene iglice slobodno padaju u okomitom smjeru. Kristalne ledene plohe se vrte, spuštaju se na tlo, a imaju paralelni raspored dužodnosu prema zemlji. Osoba usmjerava vid kroz kristale, koji djeluju kao leće i lome svjetlost.
Druge prizme su ravne ili izgledaju kao zvijezde sa šest zraka. Zrake svjetlosti koje padaju na kristale možda se neće lomiti ili doživjeti niz drugih procesa. Rijetko se događa da su svi procesi jasno vidljivi, obično se jasnije pojavljuje jedan ili drugi dio fenomena, dok su drugi slabo zastupljeni.
Mala aureola je krug oko sunca s radijusom od oko 22 stupnja. Boja kruga je iznutra crvenkasta, zatim prelazi u žutu, bijelu i miješa se s plavim nebom. Unutarnje područje kruga je tamno. Nastaje kao rezultat loma svjetlosti u ledenim iglicama koje lete u zraku. Zrake u prizmama se odbijaju pod kutom od 22 stupnja, pa se one koje su prošle kroz kristale promatraču čine otklonjene za 22 stupnja. Stoga se unutrašnjost čini mračnom.
Crvena boja se manje lomi, pokazujući najmanje odstupanje od sunca. Sljedeća je žuta. Ostale zrake se miješaju i izgledaju bijele.
Postoji oreol od 46 stupnjeva oko oreola od 22 stupnja. Njegovo unutarnje područje je također crvenkasto jer se svjetlost lomi u ledenim iglicama koje su okrenute za 90 stupnjeva prema suncu.
Poznata je i aureola od 90 stupnjeva, slabo svijetli, gotovo da nema boje ili je izvana obojena crvenom bojom. Znanstvenici još nisu u potpunosti proučili ovu sortu.
Aureola oko Mjesecai druge vrste
Ovaj optički fenomen se često viđa kada su na nebu lagani oblaci i mnoge minijaturne kristalne ledene plohe. Svaki takav kristal je neka vrsta prizme. U osnovi, njihov oblik je izduženi šesterokuti. Svjetlost ulazi u prednju kristalnu regiju i, izlazeći iz suprotnog dijela, lomi se za 22 stupnja.
Zimi se u hladnom zraku u blizini uličnih svjetiljki može vidjeti aureola. Pojavljuje se iz svjetla lampiona.
Aureola oko Sunca također može nastati u ledenom snježnom zraku. Pahulje su u zraku, svjetlost prolazi kroz oblake. U večernjim zalaskom sunca ovo svjetlo postaje crveno. U prošlim stoljećima, praznovjerni ljudi bili su užasnuti takvim pojavama.
Aureola može izgledati poput kruga duginih boja oko Sunca. Čini se ako u atmosferi ima mnogo kristala sa šest lica, ali oni ne reflektiraju, već lome sunčeve zrake. Većina zraka se raspršuje i ne dopire do naših očiju. Ostatak zraka dopire do ljudskog oka, a oko Sunca uočavamo iridescentni krug. Njegov polumjer je približno 22 stupnja ili 46 stupnjeva.
False Sun
Znanstvenici su primijetili da je krug aureole uvijek svjetliji sa strane. To se objašnjava činjenicom da se ovdje susreću okomiti i horizontalni oreoli. Na njihovim raskrižjima mogu se pojaviti lažna sunca. To se posebno često događa kada je Sunce blizu horizonta, u tom trenutku više ne možemo vidjeti dio okomitog kruga.
Lažno sunce je također optički fenomen, neka vrsta haloa. Pojavljuje se zbogkristali leda sa šest lica, u obliku noktiju. Takvi kristali lebde u atmosferi u okomitom smjeru, svjetlost se lomi na njihovim bočnim stranama.
Treće "sunce" također može nastati ako je samo površinski dio kruga aureole vidljiv iznad pravog sunca. To može biti segment luka ili svjetleća točka nerazumljivog oblika. Ponekad su lažna sunca toliko sjajna da se ne razlikuju od pravog Sunca.
Duga
Ovo je atmosferski optički fenomen u obliku nepotpunog kruga s različitim bojama.
Religije antike smatrale su dugu mostom s neba na zemlju. Aristotel je vjerovao da se duga pojavljuje zbog refleksije kapi sunčeve svjetlosti. Koji optički fenomen još uvijek može zadovoljiti osobu kao duga?
U 17. stoljeću, Descartes je proučavao prirodu duge. Kasnije je Newton eksperimentirao sa svjetlom i dopunio Descartesovu teoriju, ali nije mogao razumjeti formiranje nekoliko duga, odsutnost pojedinačnih nijansi boja u njima.
Kompletnu teoriju duge predstavio je u 19. stoljeću astronom iz Engleske D. Erie. Upravo je on uspio otkriti sve procese duge. Teorija koju je razvio i danas je prihvaćena.
Duga se pojavljuje kada svjetlost sunca udari u zavjesu kišnice u predjelu neba nasuprot Suncu. Središte duge nalazi se u točki na suprotnoj strani Sunca, odnosno nije vidljivo ljudskom oku. Dugin luk je dio kružnice oko ove središnje točke.
Boje duge su postavljene određenim redoslijedom. On je stalan. Crvena je na gornjem rubu, ljubičasta je na dnu. Između njih, boje idu u strogom rasporedu. Duga ne sadrži sve postojeće boje. Prevladavanje zelene boje označava prijelaz na povoljno vrijeme.
Aurora Borealis
Ovo je sjaj u gornjim magnetskim slojevima atmosfere zbog međusobnog utjecaja atoma i elemenata Sunčevog vjetra. Aurora je obično zelena ili plava s primjesama ružičaste i crvene. Mogu biti u obliku vrpce ili mrlje. Njihovi rafali često su popraćeni bučnim zvukovima.
Mirage
Jednostavne varke fatamorgane poznate su svakoj osobi. Na primjer, prilikom vožnje po zagrijanom asf altu, fatamorgana se pojavljuje kao vodena površina. Ovo nikoga ne čudi. Koji optički fenomen objašnjava pojavu fatamorgana? Zaustavimo se na ovom pitanju detaljnije.
Mirage je optički fizički fenomen u atmosferi, uslijed kojeg oko vidi objekte koji su u normalnim uvjetima skriveni od pogleda. To je zbog loma svjetlosnog snopa dok teče kroz slojeve zraka. Predmeti koji su na znatnoj udaljenosti mogu se podići ili spustiti u odnosu na svoj pravi položaj, ili se mogu izobličiti i poprimiti bizarne oblike.
Brocken Ghost
Ovo je pojava u kojoj, pri zalasku ili izlasku sunca, sjena osobe koja se nalazi na uzvisini poprima neshvatljive razmjere, jer pada na oblake koji su u blizini. Ovo je objašnjenoodbijanje i lom svjetlosnih zraka kapljicama vode u maglovitim uvjetima. Fenomen je dobio ime po jednoj od visina njemačkih planina Harz.
Vatra sv. Elma
Ovo su svjetleće četke plave ili ljubičaste boje na jarbolima morskih plovila. Svjetla se mogu pojaviti na planinskim visinama, na zgradama impresivne visine. Ovaj fenomen nastaje zbog električnih pražnjenja na krajevima vodiča zbog činjenice da se električna napetost povećava.
Ovo su optički fenomeni koji se razmatraju u nastavi 8. razreda. Razgovarajmo o optičkim uređajima.
Dizajni u optici
Optički uređaji su uređaji koji pretvaraju svjetlosno zračenje. Obično ovi uređaji rade u vidljivom svjetlu.
Svi optički uređaji mogu se podijeliti u dvije vrste:
- Uređaji u kojima se slika dobiva na ekranu. To su kamere, filmske kamere, projekcijski uređaji.
- Uređaji koji komuniciraju s ljudskim okom, ali ne stvaraju slike na ekranu. Ovo je povećalo, mikroskop, teleskopi. Ovi se uređaji smatraju vizualnim.
Kamera je opto-mehanički uređaj koji se koristi za dobivanje slika objekta na filmu. Dizajn kamere uključuje kameru i leće koje čine leću. Objektiv stvara obrnutu minijaturnu sliku objekta koji je snimljen na filmu. To je zbog djelovanja svjetlosti.
Slika je u početku nevidljiva, ali zahvaljujući rješenju za razvijanje postaje vidljiva. Ova slika se zovenegativan, u njemu svijetla mjesta izgledaju tamna, i obrnuto. Napravite pozitiv od negativa na fotoosjetljivom papiru. Korištenjem povećala fotografija, slika se povećava.
Povećalo je leća ili sustav leća dizajniran za povećanje objekata dok ih gledate. Povećalo se postavlja pored oka, odabire se udaljenost s koje se predmet jasno vidi. Upotreba povećala temelji se na povećanju kuta gledanja iz kojeg se objekt promatra.
Da biste dobili veće kutno povećanje, koristite mikroskop. U ovom uređaju povećanje objekata nastaje zahvaljujući optičkom sustavu koji se sastoji od leće i okulara. Prvo, kut gledanja povećava leća, a zatim okular.
Dakle, razmotrili smo glavne optičke pojave i uređaje, njihove vrste i značajke.
