I lang tid, luftspeilinger, flimrende skikkelser i luften, skremte og livredde mennesker. I dag har forskere avslørt mange naturhemmeligheter, inkludert optiske fenomener. De er ikke overrasket over naturlige mysterier, hvis essens lenge har blitt studert. På videregående skole i dag blir optiske fenomener undervist i fysikk i 8. klasse, slik at enhver elev kan forstå deres natur.
Grunnleggende konsepter
Forskere fra antikken trodde at det menneskelige øyet ser ved å føle på gjenstander med de tynneste tentaklene. Optikk på den tiden var studiet av syn.
I middelalderen studerte optikk lyset og dets essens.
I dag er optikk en del av fysikken som studerer forplantningen av lys gjennom ulike medier og dets interaksjon med andre stoffer. Alle problemstillinger knyttet til syn studeres av fysiologisk optikk.
Optiske fenomener er manifestasjoner av forskjellige handlinger utført av lysstråler. De studeres av atmosfærisk optikk.
Uvanlige prosesser i atmosfæren
Planet Earth er omgitt av et gassformet skall k alt atmosfæren. Tykkelsen er hundrevis av kilometer. Nærmere jorden er atmosfæren tettere, i retningenoppover er sparsomt. De fysiske egenskapene til det atmosfæriske skallet er i konstant endring, lagene blandes. Endre temperaturer. Tetthet, transparensforskyvning.
Lysstråler går fra solen og andre himmellegemer mot jorden. De passerer gjennom jordens atmosfære, som fungerer som et spesifikt optisk system for dem, og endrer dens egenskaper. Lysstråler reflekterer, spres, passerer gjennom atmosfæren, lyser opp jorden. Under visse forhold er banen til strålene bøyd, så ulike fenomener oppstår. Fysikere vurderer de mest originale optiske fenomenene:
- solskinnssolnedgang;
- utseende av regnbuen;
- nordlys;
- mirage;
- halo.
La oss se nærmere på dem.
Halo around the Sun
Selve ordet "halo" på gresk betyr "sirkel". Hvilket optisk fenomen ligger til grunn?
Halo er prosessen med brytning og refleksjon av stråler som skjer i skykrystaller høyt oppe i atmosfæren. Fenomenet ser ut som lysende stråler nær solen, begrenset av et mørkt intervall. Haloer dannes vanligvis før sykloner og kan være deres forløpere.
Vanndråper fryser i luften og får riktig prismatisk form med seks sider. Alle er kjent med istapper som dukker opp i de nedre atmosfæriske lagene. På toppen faller slike isnåler fritt i vertikal retning. Krystallinske isflak snurrer, synker ned til bakken, mens de har et parallelt arrangement langsforhold til jorden. En person styrer synet gjennom krystaller, som fungerer som linser og bryter lys.
Andre prismer er flate eller ser ut som stjerner med seks stråler. Stråler av lys som faller på krystaller kan ikke gjennomgå brytning eller oppleve en rekke andre prosesser. Det hender sjelden at alle prosesser er godt synlige, vanligvis fremstår en eller annen del av fenomenet tydeligere, mens andre er dårlig representert.
En liten glorie er en sirkel rundt solen med en radius på omtrent 22 grader. Fargen på sirkelen er rødlig fra innsiden, flyter deretter over i gult, hvitt og blander seg med den blå himmelen. Det indre området av sirkelen er mørkt. Det dannes som et resultat av lysbrytning i isnåler som flyr i luften. Strålene i prismene avbøyes i en vinkel på 22 grader, slik at de som har passert gjennom krystallene ser ut til å være avbøyd med 22 grader. Derfor fremstår interiøret som mørkt.
Rød farge brytes mindre, og viser minst avbøyd fra solen. Neste er gult. De andre strålene blandes og ser hvite ut.
Det er en 46 graders glorie rundt 22 graders glorie. Det indre området er også rødlig fordi lyset brytes i isnåler som er 90 grader vendt mot solen.
Den 90-graders glorie er også kjent, den lyser svakt, har nesten ingen farge eller er farget rød på utsiden. Forskere har ennå ikke fullt ut studert denne varianten.
Halo rundt månenog andre arter
Dette optiske fenomenet sees ofte når det er lette skyer og mange miniatyrkrystallisflak på himmelen. Hver slik krystall er en slags prisme. I utgangspunktet er formen deres langstrakte sekskanter. Lys kommer inn i det fremre krystallinske området, og når det kommer ut av den motsatte delen, brytes det med 22 grader.
Om vinteren kan en glorie sees i den kalde luften ved gatelyktene. Det ser ut fra lyset fra en lykt.
En glorie rundt solen kan også dannes i iskald snødekt luft. Snøfnugg er i luften, lys passerer gjennom skyene. I kveldssolnedgangen blir dette lyset rødt. I de siste århundrene ble overtroiske mennesker forferdet over slike fenomener.
Haloen kan se ut som en regnbuefarget sirkel rundt solen. Det ser ut til at det er mange krystaller med seks ansikter i atmosfæren, men de reflekterer ikke, men bryter solstrålene. De fleste strålene er spredt, og når ikke øynene våre. Resten av strålene når det menneskelige øyet, og vi legger merke til en iriserende sirkel rundt solen. Radiusen er omtrent 22 grader eller 46 grader.
False Sun
Forskere har lagt merke til at halosirkelen alltid er lysere på sidene. Dette forklares med at vertikale og horisontale glorier møtes her. Falske soler kan dukke opp i kryssene deres. Dette skjer spesielt ofte når solen er nær horisonten, da kan vi ikke lenger se deler av den vertikale sirkelen.
Den falske solen er også et optisk fenomen, en slags glorie. Det vises pgaiskrystaller med seks ansikter, formet som spiker. Slike krystaller svever i atmosfæren i vertikal retning, lyset brytes i sideflatene deres.
En tredje "sol" kan også dannes hvis bare overflatedelen av halosirkelen er synlig over den sanne solen. Det kan være et segment av en bue eller et lysende sted med en uforståelig form. Noen ganger er falske soler så klare at de ikke kan skilles fra den virkelige solen.
Rainbow
Dette er et atmosfærisk optisk fenomen i form av en ufullstendig sirkel med forskjellige farger.
Antikkens religioner betraktet regnbuen som en bro fra himmel til jord. Aristoteles mente at regnbuen dukker opp på grunn av refleksjon av sollysdråper. Hvilket optisk fenomen kan fortsatt glede en person like mye som en regnbue gjør?
På 1600-tallet studerte Descartes regnbuens natur. Senere eksperimenterte Newton med lys og supplerte teorien til Descartes, men kunne ikke forstå dannelsen av flere regnbuer, fraværet av individuelle fargenyanser i dem.
Den komplette teorien om regnbuen ble presentert på 1800-tallet av en astronom fra England, D. Erie. Det var han som klarte å avsløre alle prosessene i regnbuen. Teorien han utviklet er fortsatt akseptert i dag.
En regnbue dukker opp når sollyset treffer en gardin av regnvann i området på himmelen motsatt solen. Sentrum av regnbuen er plassert på et punkt på den andre siden av solen, det vil si at den ikke er synlig for det menneskelige øyet. Regnbuens bue er delen av sirkelen rundt dette sentrale punktet.
Fargene i regnbuen er plassert i en bestemt rekkefølge. Han er konstant. Rød er på overkanten, lilla er på bunnen. Mellom dem går fargene i et strengt arrangement. Regnbuen inneholder ikke alle de eksisterende fargene. Overvekt av grønt indikerer overgangen til gunstig vær.
Aurora Borealis
Dette er en glød i de øvre magnetiske lagene i atmosfæren på grunn av gjensidig påvirkning fra atomer og elementer i solvinden. Aurora er vanligvis grønne eller blå med hint av rosa og rødt. De kan være i form av et bånd eller en flekk. Utbruddene deres er ofte akkompagnert av støyende lyder.
Mirage
Enkle luftspeiling-bedrag er kjent for enhver person. For eksempel, når du kjører på oppvarmet asf alt, vises en luftspeiling som en vannflate. Dette kommer ikke som noen overraskelse for noen. Hvilket optisk fenomen forklarer utseendet til luftspeilinger? La oss dvele ved dette problemet mer detaljert.
Mirage er et optisk fysisk fenomen i atmosfæren, som et resultat av at øyet ser objekter som er skjult under normale forhold. Dette skyldes brytningen av lysstrålen når den strømmer gjennom luftlagene. Gjenstander som befinner seg i betydelig avstand kan stige eller falle i forhold til deres sanne plassering, eller kan bli forvrengt og anta bisarre former.
Brocken Ghost
Dette er et fenomen der, ved solnedgang eller soloppgang, skyggen til en person som er på høyde får uforståelige proporsjoner, ettersom den faller på skyer som er i nærheten. Dette er forklartrefleksjon og brytning av lysstråler av vanndråper i tåkete forhold. Fenomenet ble oppk alt etter en av høydene i de tyske Harz-fjellene.
St. Elmo's Fire
Dette er lysende børster med blå eller lilla farge på mastene til sjøfartøyer. Lys kan dukke opp på fjellhøyder, på bygninger med imponerende høyde. Dette fenomenet oppstår på grunn av elektriske utladninger i endene av lederne på grunn av at den elektriske spenningen øker.
Dette er de optiske fenomenene som vurderes i 8. klassetimene. La oss snakke om optiske enheter.
Designs in optics
Optiske enheter er enheter som konverterer lysstråling. Vanligvis fungerer disse enhetene i synlig lys.
Alle optiske enheter kan deles inn i to typer:
- Enheter der bildet er hentet på skjermen. Dette er kameraer, filmkameraer, projeksjonsenheter.
- Enheter som samhandler med det menneskelige øyet, men som ikke danner bilder på skjermen. Dette er et forstørrelsesglass, mikroskop, teleskoper. Disse enhetene anses som visuelle.
Et kamera er en opto-mekanisk enhet som brukes til å få bilder av et objekt på film. Utformingen av kameraet inkluderer et kamera og linser som danner objektivet. Linsen lager et omvendt miniatyrbilde av objektet som fanges på film. Dette skyldes lysets virkning.
Bildet er i utgangspunktet usynlig, men takket være utviklingsløsningen blir det synlig. Dette bildet kallesnegativ, i det ser lyse steder mørke ut, og omvendt. Gjør et positivt fra det negative på lysfølsomt papir. Ved å bruke en bildeforstørrer forstørres bildet.
Et forstørrelsesglass er et linse- eller linsesystem designet for å forstørre objekter mens du ser på dem. Forstørrelsesglasset plasseres ved siden av øyet, avstanden som objektet ses tydelig fra velges. Bruken av forstørrelsesglass er basert på å øke synsvinkelen objektet ses fra.
For å få mer vinkelforstørrelse, bruk et mikroskop. I denne enheten skjer forstørrelsen av objekter på grunn av det optiske systemet, som består av en linse og et okular. Først økes synsvinkelen av linsen, deretter med okularet.
Så vi har vurdert de viktigste optiske fenomenene og enhetene, deres varianter og funksjoner.
