Оптични явления (физика, 8 клас). Атмосферен оптичен феномен. Оптични явления и устройства

Дълго време, откакто миражите, трептящите фигури в атмосферата разтревожиха и ужасиха хората. Днес учените откриха много тайни на природата, включително оптични явления. Те не са изненадани от природни загадки, чиято същност отдавна е изучавана. В гимназията днес оптичните явления във физиката в 8-ми клас преминават, така че всеки ученик да може да разбере тяхната природа.

Основни понятия

Учените от древността вярват, че човешкото око вижда чрез усещането на обекти с най-добрите пипала. Оптиката по онова време е била учение за видението.

През Средновековието оптиката изучавала светлината и нейната същност.

Днес оптиката е част от физиката, която изследва разпространението на светлината в различни медии и взаимодействието й с други вещества. Всички въпроси, отнасящи се до зрението, се изследват чрез физиологична оптика.

Оптичните феномени са прояви на различни действия, извършвани от лъчите на светлината. Те се изследват чрез атмосферна оптика.

Необичайни процеси в атмосферата

Планетата Земя е заобиколена от газова обвивка, наречена атмосфера. Дебелината му е стотици километри. По-близо до Земята, атмосферата е по-гъста, в посока нагоре се разтваря. Физическите свойства на атмосферния плик постоянно се променят, слоевете се смесват. Променете температурата. Плътността, степента на прозрачност се измества.

От слънцето и другите небесни тела към Земята излизат светлинни лъчи. Те преминават през земната атмосфера, която за тях служи като специфична оптична система, която променя нейните характеристики. Светлинните лъчи се отразяват, разпръснат, преминават през атмосферата, осветяват земята. При определени условия пътят на лъчите се извива, така че възникват различни явления. Най-оригиналните оптични феномени на физиката са:

• залеза на слънцето;
• появата на дъгата;
• северни светлини;
• миража;
• хало.

Нека ги разгледаме по-подробно.

Halo около Слънцето

Самата дума "ореол" на гръцки означава "кръг". Какъв е оптическият феномен в основата му?

Ореолът е процес на пречупване и отражение на лъчи, възникващи в облачни кристали с висока атмосфера. Феноменът изглежда като светещи лъчи близо до Слънцето, ограничени от тъмни интервали. Обикновено се създават халос преди циклоните и могат да бъдат техни предястия.

Водните капчици замръзват във въздуха и вземат правилната призматична форма с шест страни. Всеки е запознат с висулките, които се появяват в долните атмосферни слоеве. По-горе, такива ледени игли свободно се спускат във вертикална посока. Кристалните кубчета лед се вихрят, спускат се на земята, докато имат паралелна подредба по отношение на земята. Човекът насочва поглед през кристали, които действат като лещи и пречупват светлината.

Други призми се оказват плоски или приличат на звезди с шест лъча. Светлините, падащи върху кристалите, не могат да бъдат пречупени или да изпитат редица други процеси. Рядко се случва, че всички процеси са ясно видими, обикновено една или друга част от феномена е по-изразена, докато други са слабо представени.

Малък ореол е кръг около слънцето с радиус около 22 градуса. Цветът на кръга е червеникав отвътре, след това тече в жълто, бяло и се смесва със синьото небе. Вътрешната част на кръга е тъмна. Той се образува в резултат на пречупване в иглите на леда, летящ във въздуха. Лъчите в призмите се отклоняват под ъгъл от 22 градуса, така че онези от тях, които преминават през кристалите, се показват на наблюдателя с 22 градуса. следователно вътрешното пространство изглежда тъмно.

Червеният цвят пречупва по-малко, показва най-малкото отклонение от слънцето. Следва жълтият. Други лъчи се смесват и изглеждат бели.

Има ореол с ъгъл от 46 градуса, той се намира около ореола при 22 градуса. Вътрешната му област също е червеникава, защото светлината претърпява пречупване в игли с лед, обърнати на слънце с 90 градуса.

Известен е и ореол от 90 градуса, който леко грее, има почти никакъв цвят или червен цвят отвън. Учените все още не са проучили напълно този вид.

Halo около Луната и други видове

Този оптичен феномен често се вижда, ако в небето има леки облаци и много миниатюрни кристални ледове. Всеки такъв кристал е вид призма. Като цяло, тяхната форма е удължени хексахедрони. Светлината навлиза в предния кристален регион и, излизайки в противоположната част, рефрактира с 22 градуса.

През зимата, близо до уличните лампи в студения въздух, можете да видите ореола. Изглежда поради светлината на фенера.

Около Слънцето може да се образува ореол в мразовития покрит със сняг въздух. Снежинките плават във въздуха, светлината преминава през облаците. При вечерния залез, тази светлина става червена. В миналите столетия суеверни хора бяха ужасени от такива явления.

Ореолът може да изглежда като кръг от цветове на дъгата около Слънцето. Изглежда, че има много кристали с шест лица в атмосферата, но те не отразяват, но пречупват лъчите на слънцето. Повечето от лъчите са разпръснати, без да достигат до погледа ни. Останалите лъчи достигат човешките очи и забелязваме кръга на дъгата около Слънцето. Радиусът му е около 22 градуса или 46 градуса.

Фалшивото слънце

Учените отбелязват, че ореолът е винаги по-светъл по страните. Това се дължи на факта, че има вертикални и хоризонтални халос. На места, където се пресичат, могат да се появят фалшиви слънца. Особено често се случва, когато Слънцето е близо до хоризонта, по това време част от вертикалния кръг, не можем да видим.

Фалшивото слънце също е оптичен феномен - вид ореол. Появява се поради ледени кристали с шест фасети, които имат форма, наподобяваща ноктите. Такива кристали се суспендират в атмосферата във вертикална посока, светлината се пречупва в страничните им страни.

Трето "слънце" също може да се образува, ако само повърхностната част на ореховия кръг се вижда над истинското слънце. То може да бъде сегмент от дъга или светъл петно ​​с неразбираема форма. Понякога фалшивите слънца са толкова ярки, че не могат да бъдат разграничени от истинското слънце.

дъга

Това е атмосферно оптично явление в форма на непълна кръг с различни цветове.

Религиите от античността се разглеждат дъга мост от небето на земята. Аристотел вярва, че дъгата се появява поради отразяването на капки слънчева светлина. Какво оптично явление все още е в състояние да направи човек толкова щастлив, колкото дъгата прави?

През XVII век Декарт изследва естеството на дъгата. По-късно Нютон експериментира със светлина и допълва Декарт "теория, но не може да разбере образуването на няколко дъги, липсата на отделни цветови нюанси в тях.

Пълната теория на дъгата беше представена в XIX век от астроном от Англия Д. Ери. Той успя да открие всички процеси на дъгата. Разработената от него теория е приета и днес.

Дъгата се появява, когато слънчевата светлина удари булото на дъждовната вода в небето, обратно от Слънцето. Центърът на дъгата се намира в точката от противоположната страна на Слънцето, т.е. тя не се вижда от окото на човек. Дъгата на дъгата е част от кръга около тази централна точка.

Цветовете в дъгата се поставят в определен ред. Той е постоянен. Червено - на горния край, лилаво - на дъното. Между тях цветовете се привеждат в строго съответствие. В дъгата не всички съществуващи цветове. Преобладаването на зеления цвят показва преход към благоприятно време.

Полярни светлини

Тази луминесценция в горните магнитни слоеве на атмосферата, дължаща се на взаимодействието на атомите и елементите на слънчевия вятър. Обикновено аурорите имат зелени или сини нюанси с розови и червени включвания. Те могат да бъдат под формата на лента или петно. Техните изблици често са придружени от шумни звуци.

мираж

Прости миражни измами са познати на всеки човек. Например при шофиране на отопляем асфалт е представен мираж водна повърхност. Нищо не е изненада. Какво оптично явление обяснява появата на миражи? Нека разгледаме по-подробно този въпрос.

Мираж е оптично физическо явление в атмосферата, в резултат на което окото вижда обекти, скрити от гледката при нормални условия. Това се дължи на пречупването на светлинния лъч, който преминава през въздушните слоеве. Обекти, които са на значително разстояние, докато могат да се издигнат или да паднат в сравнение с истинското си местоположение, и могат да изкривят и да придобият странни очертания.

Призракът на Брокън

Това е явление, при което сянката на човек на котарак придобива невъобразим мащаб при залез или изгрев на слънцето, тъй като пада върху облаците, които са наблизо. Това се дължи на отражението и пречупването на светлинните лъчи от водните капчици в мъгливи условия. Феноменът е кръстен на една от височините на немската планина Харц.

Светлините на Свети Елма

Това са светлинни четки със син или виолетов цвят върху мачтите на морските кораби. Светлини могат да се появяват на планинските възвишения, на сгради с впечатляваща височина. Това явление се дължи на електрическите разряди в краищата на проводниците поради факта, че електрическото напрежение се увеличава.

Това са оптичните явления, разглеждани в уроците от степен 8. Нека да поговорим за устройствата на оптиката.

Конструкции в оптиката

Оптичните устройства са устройства, които конвертират светлина. Обикновено тези устройства работят във видима светлина.

Всички оптични устройства могат да бъдат разделени на два вида:

1. Устройства, в които изображението се получава на екрана. Това са камери, камери, прожекционни устройства.
2. Устройства, които взаимодействат с човешкото око, но не образуват изображения на екрана. Това е лупа, микроскоп и телескопи. Тези устройства се считат за визуални.

Изображението е невидимо в началото, но благодарение на развиващото се решение става видимо. Това изображение се нарича негативно, в него светлите места изглеждат тъмни и обратно. От негативните, позитивно се прави върху фоточувствителната хартия. Използвайки увеличител, изображението се увеличава.

Лупа е леща или система от лещи, предназначени да увеличават обектите в процеса на гледането им. Lupu се намира до окото, повдига разстоянието, от което обектът се вижда ясно. Използването на лупа се основава на увеличаване на ъгъла на наблюдение, под който се изследва субектът.

За да получите по-голямо ъглово увеличение, използвайте микроскоп. В това устройство увеличаването на обектите става благодарение на оптична система, състояща се от обектив и окуляр. Първо, ъгълът на видимост се увеличава от обектива, а след това - от окуляра.

Така че ние разгледахме основните оптични феномени и устройства, техните сортове и особености.