Дълго време миражи, трептящи фигури във въздуха, разтревожени и ужасени хора. В днешно време учените разкриха много тайни на природата, включително и оптични явления. Те не са изненадани от природни мистерии, чиято същност е отдавна проучена. В гимназията днес оптичните явления се преподават по физика в 8-ми клас, така че всеки ученик може да разбере тяхната природа.
Основни понятия
Учените от древността са вярвали, че човешкото око вижда чрез усещане предмети с най-тънките пипала. Оптиката по това време е изучаване на зрението.
През Средновековието оптиката изучава светлината и нейната същност.
Днес оптиката е част от физиката, която изучава разпространението на светлината през различни среди и взаимодействието й с други вещества. Всички въпроси, свързани със зрението, се изучават от физиологичната оптика.
Оптичните явления са проява на разнообразни действия, извършвани от лъчите на светлината. Те се изследват от атмосферна оптика.
Необичайни процеси в атмосферата
Планетата Земя е заобиколена от газообразна обвивка, наречена атмосфера. Дебелината му е стотици километри. По-близо до Земята атмосферата е по-плътна, в посоканагоре е рядък. Физичните свойства на атмосферната обвивка непрекъснато се променят, слоевете се смесват. Променете температурите. Плътност, изместване на прозрачността.
Светлинните лъчи отиват от Слънцето и други небесни тела към Земята. Те преминават през земната атмосфера, която им служи като специфична оптична система, променяща нейните характеристики. Светлинните лъчи отразяват, разпръскват, преминават през атмосферата, осветяват земята. При определени условия пътят на лъчите се огъва, така че възникват различни явления. Физиците смятат за най-оригиналните оптични явления:
- слънчев залез;
- поява на дъгата;
- северно сияние;
- mirage;
- halo.
Нека ги разгледаме по-отблизо.
Ало около слънцето
Самата дума "ореол" на гръцки означава "кръг". Какъв оптичен феномен е в основата му?
Halo е процесът на пречупване и отразяване на лъчите, който се случва в облачни кристали високо в атмосферата. Явлението изглежда като светещи лъчи близо до Слънцето, ограничени от тъмен интервал. Ореолите обикновено се образуват преди циклоните и могат да бъдат техни предшественици.
Водните капки замръзват във въздуха и приемат правилната призматична форма с шест страни. Всеки е запознат с ледените висулки, които се появяват в долните атмосферни слоеве. В горната част такива ледени игли падат свободно във вертикална посока. Кристалните ледени плочи се въртят, спускат се към земята, докато имат успоредно подреждане по протежение наотношение към земята. Човек насочва зрението чрез кристали, които действат като лещи и пречупват светлината.
Другите призми са плоски или изглеждат като звезди с шест лъча. Светлинните лъчи, попадащи върху кристалите, може да не претърпят пречупване или да претърпят редица други процеси. Рядко се случва всички процеси да са ясно видими, обикновено една или друга част от явлението се появява по-ясно, докато други са слабо представени.
Малък ореол е кръг около слънцето с радиус от около 22 градуса. Цветът на кръга е червеникав отвътре, след което преминава в жълто, бяло и се смесва със синьото небе. Вътрешната област на кръга е тъмна. Образува се в резултат на пречупване на светлината в летящи във въздуха ледени игли. Лъчите в призмите се отклоняват под ъгъл от 22 градуса, така че тези, които са преминали през кристалите, изглеждат на наблюдателя отклонени с 22 градуса. Следователно интериорът изглежда тъмен.
Червеният цвят се пречупва по-малко, показвайки най-малко отклонения от слънцето. Следващото е жълто. Другите лъчи се смесват и изглеждат бели.
Има ореол от 46 градуса около ореола от 22 градуса. Вътрешният му регион също е червеникав, защото светлината се пречупва в ледени игли, които са на 90 градуса обърнати към слънцето.
Познат е и 90-градусовият ореол, той свети слабо, няма почти никакъв цвят или е оцветен в червено отвън. Учените все още не са проучили напълно този сорт.
Ореол около Лунатаи други видове
Този оптичен феномен често се наблюдава, когато в небето има леки облаци и много миниатюрни кристални ледени плочи. Всеки такъв кристал е вид призма. По принцип тяхната форма е удължени шестоъгълници. Светлината навлиза в предната кристална област и, излизайки от противоположната част, се пречупва с 22 градуса.
През зимата в студения въздух близо до уличните лампи може да се види ореол. Появява се от светлината на фенер.
Ореол около Слънцето може да се образува и в мразовит снежен въздух. Във въздуха са снежинки, светлината преминава през облаците. При вечерния залез тази светлина става червена. През миналите векове суеверните хора бяха ужасени от подобни явления.
Ореолът може да изглежда като кръг с цвят на дъга около Слънцето. Появява се, ако в атмосферата има много кристали с шест лица, но те не отразяват, а пречупват лъчите на слънцето. Повечето от лъчите се разпръскват, не достигат до очите ни. Останалите лъчи достигат до човешкото око и ние забелязваме преливащ се кръг около Слънцето. Радиусът му е приблизително 22 градуса или 46 градуса.
False Sun
Учените отбелязват, че кръгът от ореола винаги е по-ярък отстрани. Това се обяснява с факта, че тук се срещат вертикални и хоризонтални ореоли. На техните кръстовища могат да се появят фалшиви слънца. Това се случва особено често, когато Слънцето е близо до хоризонта, в който момент вече не можем да видим част от вертикалния кръг.
Лъжливото слънце също е оптично явление, вид ореол. Появява се порадиледени кристали с шест лица, оформени като нокти. Такива кристали се реят в атмосферата във вертикална посока, светлината се пречупва в страничните им страни.
Може да се образува и трето "слънце", ако над истинското слънце се вижда само повърхностната част на кръга на ореола. Това може да бъде сегмент от дъга или светещо петно с неразбираема форма. Понякога фалшивите слънца са толкова ярки, че са неразличими от истинското слънце.
Дъга
Това е атмосферно оптично явление под формата на непълен кръг с различни цветове.
Религиите от древността са смятали дъгата за мост от небето към земята. Аристотел вярвал, че дъгата се появява поради отразяването на капки слънчева светлина. Какво оптично явление все още може да зарадва човек толкова, колкото дъгата?
През 17-ти век Декарт изучава природата на дъгата. По-късно Нютон експериментира със светлината и допълва теорията на Декарт, но не може да разбере образуването на няколко дъги, липсата на отделни цветови нюанси в тях.
Пълната теория за дъгата е представена през 19-ти век от астроном от Англия, Д. Ери. Именно той успя да разкрие всички процеси на дъгата. Разработената от него теория все още се приема и днес.
Дъга се появява, когато светлината на слънцето удари завеса от дъждовна вода в областта на небето срещу слънцето. Центърът на дъгата се намира в точка от далечната страна на Слънцето, тоест не се вижда от човешкото око. Дъгата на дъгата е частта от окръжността около тази централна точка.
Цветовете в дъгата са поставени в определен ред. Той е постоянен. Червеното е в горния край, лилавото е в долния. Между тях цветовете вървят в строго подреждане. Дъгата не съдържа всички съществуващи цветове. Преобладаването на зеленото показва прехода към благоприятно време.
Aurora Borealis
Това е сияние в горните магнитни слоеве на атмосферата поради взаимното влияние на атомите и елементите на слънчевия вятър. Аврора обикновено е зелена или синя с нотки на розово и червено. Те могат да бъдат под формата на лента или петно. Техните изблици често са придружени от шумни звуци.
Мираж
Простите миражни измами са познати на всеки човек. Например, когато шофирате по нагрят асфалт, миражът се появява като водна повърхност. Това не е изненада за никого. Какво оптично явление обяснява появата на миражи? Нека се спрем на този въпрос по-подробно.
Миражът е оптично физическо явление в атмосферата, в резултат на което окото вижда обекти, които са скрити от погледа при нормални условия. Това се дължи на пречупването на светлинния лъч при преминаването му през въздушните слоеве. Обекти, които се намират на значително разстояние, могат да се издигнат или паднат спрямо истинското си местоположение или да бъдат изкривени и да придобият странни форми.
Brocken Ghost
Това е явление, при което при залез или изгрев сянката на човек, който се намира на кота, придобива неразбираеми пропорции, тъй като пада върху облаци, които са наблизо. Това е обясненоотразяване и пречупване на светлинните лъчи от водни капчици при мъгливи условия. Феноменът е кръстен на една от височините на германските планини Харц.
Огънят на Св. Елмо
Това са светещи четки в син или лилав цвят върху мачтите на морските съдове. Светлините могат да се появят на планински височини, на сгради с впечатляваща височина. Това явление възниква поради електрически разряди в краищата на проводниците поради факта, че електрическото напрежение се увеличава.
Това са оптичните явления, разглеждани в уроците за 8. клас. Нека поговорим за оптичните устройства.
Дизайн в оптиката
Оптичните устройства са устройства, които преобразуват светлинното излъчване. Обикновено тези устройства работят във видима светлина.
Всички оптични устройства могат да бъдат разделени на два типа:
- Устройства, при които изображението се получава на екрана. Това са камери, филмови камери, прожекционни устройства.
- Устройства, които взаимодействат с човешкото око, но не образуват изображения на екрана. Това е лупа, микроскоп, телескопи. Тези устройства се считат за визуални.
Камерата е оптико-механично устройство, използвано за получаване на изображения на обект върху филм. Дизайнът на фотоапарата включва камера и лещи, които образуват обектива. Обективът създава обърнато миниатюрно изображение на обекта, което е заснето на филм. Това се дължи на действието на светлината.
Изображението първоначално е невидимо, но благодарение на развиващото се решение става видимо. Това изображение се наричаотрицателен, в него светлите места изглеждат тъмни и обратно. Направете позитив от негатива върху фоточувствителна хартия. С помощта на увеличител за снимки изображението се увеличава.
Увеличителното стъкло е леща или система от лещи, предназначени да увеличават обекти, докато ги гледате. Лупата се поставя до окото, като се избира разстоянието, от което обектът се вижда ясно. Използването на лупа се основава на увеличаване на зрителния ъгъл, от който се гледа обектът.
За да получите по-голямо ъглово увеличение, използвайте микроскоп. В това устройство увеличението на обекти се осъществява благодарение на оптичната система, състояща се от леща и окуляр. Първо, ъгълът на видимост се увеличава от обектива, след това от окуляра.
И така, разгледахме основните оптични явления и устройства, техните разновидности и характеристики.
