Dugo vremena, fatamorgane, trepereće figure u vazduhu, uzbunjeni i užasnuti ljudi. Danas su naučnici otkrili mnoge tajne prirode, uključujući i optičke fenomene. Ne iznenađuju ih prirodne misterije, čija je suština dugo proučavana. Danas se u srednjoj školi u 8. razredu izučavaju optičke pojave u fizici, tako da svaki učenik može razumjeti njihovu prirodu.
Osnovni koncepti
Antički naučnici su vjerovali da ljudsko oko opipavanjem vidi predmete s najtanjim pipcima. Optika je u to vrijeme bila proučavanje vida.
U srednjem veku, optika je proučavala svetlost i njenu suštinu.
Danas je optika dio fizike koji proučava širenje svjetlosti kroz različite medije i njenu interakciju s drugim supstancama. Sva pitanja vezana za vid proučava fiziološka optika.
Optički fenomeni su manifestacije različitih radnji koje izvode zraci svjetlosti. Proučava ih atmosferska optika.
Neobični procesi u atmosferi
Planeta Zemlja je okružena gasovitom ljuskom koja se zove atmosfera. Njegova debljina je stotine kilometara. Bliže Zemlji, atmosfera je gušća, u pravcuprema gore je rijetka. Fizička svojstva atmosferske ljuske se stalno mijenjaju, slojevi se miješaju. Promijenite temperature. Gustina, pomak transparentnosti.
Svjetlosni zraci idu od Sunca i drugih nebeskih tijela prema Zemlji. Prolaze kroz Zemljinu atmosferu, koja im služi kao specifičan optički sistem, mijenjajući njegove karakteristike. Svjetlosni zraci se reflektiraju, rasipaju, prolaze kroz atmosferu, obasjavaju zemlju. Pod određenim uslovima, putanja zraka je savijena, pa se javljaju različite pojave. Fizičari smatraju najoriginalnijim optičkim fenomenima:
- zalazak sunca;
- pojava duge;
- sjeverno svjetlo;
- mirage;
- halo.
Pogledajmo ih izbliza.
Halo oko sunca
Sama riječ "halo" na grčkom znači "krug". Koji optički fenomen leži u osnovi toga?
Halo je proces prelamanja i refleksije zraka koji se javlja u kristalima oblaka visoko u atmosferi. Fenomen izgleda kao blistave zrake u blizini Sunca, ograničene tamnim intervalom. Oreoli se obično formiraju prije ciklona i mogu biti njihovi prethodnici.
Kapi vode se smrzavaju u vazduhu 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 okreću, spuštaju se na tlo, dok imaju paralelni raspored dužodnos prema zemlji. Osoba usmjerava vid kroz kristale, koji djeluju kao sočiva i prelamaju svjetlost.
Druge prizme su ravne ili izgledaju kao zvijezde sa šest zraka. Zraci svjetlosti koji padaju na kristale možda neće biti podvrgnuti lomu ili doživjeti niz drugih procesa. Retko se dešava da su svi procesi jasno vidljivi, obično se jedan ili drugi deo pojave jasnije pojavljuje, dok su drugi slabo predstavljeni.
Mali oreol je krug oko sunca sa radijusom od oko 22 stepena. Boja kruga je iznutra crvenkasta, zatim prelazi u žutu, bijelu i miješa se s plavim nebom. Unutrašnja oblast kruga je tamna. Nastaje kao rezultat prelamanja svjetlosti u ledenim iglicama koje lete u zraku. Zrake u prizmama se odbijaju pod uglom od 22 stepena, tako da one koje su prošle kroz kristale izgledaju posmatraču uklonjene za 22 stepena. Stoga unutrašnjost izgleda mračno.
Crvena boja se manje lomi, pokazujući najmanje odstupanost od sunca. Sljedeća je žuta. Ostali zraci se miješaju i izgledaju bijeli.
Postoji oreol od 46 stepeni oko oreola od 22 stepena. Njena unutrašnja regija je takođe crvenkasta jer se svetlost lomi u ledenim iglicama koje su okrenute prema suncu za 90 stepeni.
Poznat je i oreol od 90 stepeni, slabo sija, nema skoro nikakvu boju ili je obojen crvenom bojom spolja. Naučnici još nisu u potpunosti proučili ovu sortu.
Aureola oko Mesecai 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 izduženih šesterokuta. Svetlost ulazi u prednji kristalni deo i, izlazeći iz suprotnog dela, lomi se za 22 stepena.
Zimi, oreol se može videti na hladnom vazduhu u blizini uličnih lampi. Pojavljuje se iz svjetlosti fenjera.
Aureola oko Sunca takođe se može formirati u ledenom snežnom vazduhu. Pahulje su u vazduhu, svetlost prolazi kroz oblake. U večernjim zalaskom sunca, ovo svjetlo postaje crveno. U prošlim vekovima sujeverni ljudi bili su užasnuti takvim pojavama.
Aureola može izgledati kao krug duginih boja oko Sunca. Čini se ako u atmosferi ima mnogo kristala sa šest lica, ali oni ne reflektiraju, već prelamaju sunčeve zrake. Većina zraka se raspršuje i ne dopire do naših očiju. Ostali zraci dopiru do ljudskog oka, a mi uočavamo iridescentni krug oko Sunca. Njegov radijus je približno 22 stepena ili 46 stepeni.
False Sun
Naučnici su primijetili da je krug oreola uvijek svjetliji sa strane. To se objašnjava činjenicom da se ovdje susreću vertikalni i horizontalni oreoli. Na njihovim raskrsnicama mogu se pojaviti lažna sunca. Ovo se posebno često dešava kada je Sunce blizu horizonta, kada više ne možemo da vidimo deo vertikalnog kruga.
Lažno sunce je takođe optički fenomen, neka vrsta oreola. Pojavljuje se zbogkristali leda sa šest lica, u obliku eksera. Takvi kristali lebde u atmosferi u vertikalnom smjeru, svjetlost se lomi na njihovim bočnim stranama.
Treće "sunce" se takođe može formirati ako je samo površinski deo halo kruga vidljiv iznad pravog sunca. To može biti segment luka ili svjetleća tačka nerazumljivog oblika. Ponekad su lažna sunca toliko sjajna da se ne razlikuju od pravog Sunca.
Rainbow
Ovo je atmosferski optički fenomen u obliku nepotpunog kruga različitih boja.
Religije antike su smatrale dugu kao most od neba do zemlje. Aristotel je vjerovao da se duga pojavljuje zbog refleksije kapi sunčeve svjetlosti. Koji optički fenomen još uvijek može zadovoljiti čovjeka koliko i duga?
U 17. veku, Descartes je proučavao prirodu duge. Kasnije je Newton eksperimentirao sa svjetlom i dopunio Descartesovu teoriju, ali nije mogao razumjeti formiranje nekoliko duga, odsustvo pojedinačnih nijansi boja u njima.
Kompletnu teoriju duge predstavio je u 19. veku astronom iz Engleske D. Erie. On je bio taj koji je uspio otkriti sve procese duge. Teorija koju je razvio i danas je prihvaćena.
Duga se pojavljuje kada sunčeva svjetlost udari u zavjesu kišnice u dijelu neba nasuprot Suncu. Središte duge nalazi se u tački na suprotnoj strani Sunca, odnosno nije vidljivo ljudskom oku. Dugin luk je dio kruga oko ove centralne tačke.
Boje duge su postavljene određenim redosledom. On je konstantan. Crvena je na gornjoj ivici, ljubičasta je na donjoj. Između njih, boje idu u strogom rasporedu. Duga ne sadrži sve postojeće boje. Prevladavanje zelene boje ukazuje na prelazak na povoljno vrijeme.
Aurora Borealis
Ovo je sjaj u gornjim magnetnim slojevima atmosfere zbog međusobnog uticaja atoma i elemenata Sunčevog vetra. Aurora je obično zelena ili plava s primjesama ružičaste i crvene. Mogu biti u obliku trake ili mrlje. Njihovi rafali su često praćeni bučnim zvucima.
Mirage
Jednostavne lažne obmane poznate su svakoj osobi. Na primjer, kada vozite po zagrijanom asf altu, fatamorgana se pojavljuje kao vodena površina. Ovo nikoga ne iznenađuje. Koji optički fenomen objašnjava pojavu fatamorgana? Hajde da se zadržimo na ovom pitanju detaljnije.
Miraž je optička fizička pojava u atmosferi, zbog koje oko vidi objekte koji su u normalnim uslovima skriveni od pogleda. To je zbog prelamanja svjetlosnog snopa dok teče kroz slojeve zraka. Objekti koji se nalaze na znatnoj udaljenosti mogu se podići ili spustiti u odnosu na svoju pravu lokaciju, ili mogu biti izobličeni i poprimiti bizarne oblike.
Brocken Ghost
Ovo je pojava u kojoj, pri zalasku ili izlasku sunca, senka osobe koja se nalazi na uzvišenju dobija neshvatljive razmere, jer pada na oblake koji su u blizini. Ovo je objašnjenorefleksije i prelamanja svjetlosnih zraka kapljicama vode u maglovitim uslovima. Fenomen je dobio ime po jednoj od visina nemačkih 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. Ova pojava nastaje zbog električnih pražnjenja na krajevima provodnika zbog činjenice da se električna napetost povećava.
Ovo su optički fenomeni koji se razmatraju na časovima 8. razreda. Hajde da pričamo o optičkim uređajima.
Dizajni u optici
Optički uređaji su uređaji koji pretvaraju svjetlosno zračenje. Obično ovi uređaji rade na vidljivom svjetlu.
Svi optički uređaji se mogu podijeliti u dva tipa:
- Uređaji u kojima se slika dobija na ekranu. To su kamere, filmske kamere, uređaji za projekciju.
- Uređaji koji komuniciraju sa ljudskim okom, ali ne formiraju slike na ekranu. Ovo je lupa, mikroskop, teleskopi. Ovi uređaji se smatraju vizuelnim.
Kamera je opto-mehanički uređaj koji se koristi za dobijanje slike objekta na filmu. Dizajn kamere uključuje kameru i sočiva koja čine sočivo. Objektiv stvara obrnutu minijaturnu sliku objekta koji je snimljen na filmu. Ovo je zbog djelovanja svjetlosti.
Slika je u početku nevidljiva, ali zahvaljujući razvoju rješenja postaje vidljiva. Ova slika se zovenegativan, u njemu svijetla mjesta izgledaju tamna, i obrnuto. Napravite pozitiv od negativa na fotoosjetljivom papiru. Korišćenjem uvećača fotografija, slika se uvećava.
Lupa je sočivo ili sistem sočiva dizajniran za povećanje objekata dok ih gledate. Lupa se postavlja pored oka, bira se udaljenost sa koje se predmet jasno vidi. Upotreba lupe zasniva se na povećanju ugla gledanja iz kojeg se predmet posmatra.
Da biste dobili veće ugaono uvećanje, koristite mikroskop. U ovom uređaju, povećanje objekata nastaje zahvaljujući optičkom sistemu koji se sastoji od sočiva i okulara. Prvo se ugao gledanja povećava sočivom, a zatim okularom.
Dakle, razmotrili smo glavne optičke pojave i uređaje, njihove varijante i karakteristike.
