Vir 'n lang tyd, lugspieëlings, flikkerende figure in die lug, verskrikte en verskrikte mense. Deesdae het wetenskaplikes baie geheime van die natuur geopenbaar, insluitend optiese verskynsels. Hulle is nie verras deur natuurlike geheimenisse nie, waarvan die essensie lank reeds bestudeer is. Op hoërskool vandag word optiese verskynsels in fisika in die graad 8 geleer, sodat enige student hul aard kan verstaan.
Basiese konsepte
Wetenskaplikes van die oudheid het geglo dat die menslike oog sien deur voorwerpe met die dunste tentakels te voel. Optika in daardie tyd was die studie van visie.
In die Middeleeue het optika lig en die wese daarvan bestudeer.
Vandag is optika 'n deel van fisika wat die voortplanting van lig deur verskeie media en die interaksie daarvan met ander stowwe bestudeer. Alle kwessies wat met visie verband hou, word deur fisiologiese optika bestudeer.
Optiese verskynsels is manifestasies van uiteenlopende aksies wat deur ligstrale uitgevoer word. Hulle word deur atmosferiese optika bestudeer.
Ongewone prosesse in die atmosfeer
Planeet Aarde word omring deur 'n gasdop wat die atmosfeer genoem word. Sy dikte is honderde kilometers. Nader aan die Aarde is die atmosfeer digter, in die rigtingopwaarts is yl. Die fisiese eienskappe van die atmosferiese dop verander voortdurend, die lae word gemeng. Verander temperature. Digtheid, deursigtigheidverskuiwing.
Ligstrale gaan van die Son en ander hemelliggame na die Aarde. Hulle gaan deur die Aarde se atmosfeer, wat dien as 'n spesifieke optiese stelsel vir hulle, wat die eienskappe daarvan verander. Ligstrale weerkaats, verstrooi, gaan deur die atmosfeer, verlig die aarde. Onder sekere omstandighede word die pad van die strale gebuig, so verskeie verskynsels kom voor. Fisici beskou die mees oorspronklike optiese verskynsels:
- sonskyn sonsondergang;
- voorkoms van die reënboog;
- noordelike ligte;
- mirage;
- halo.
Kom ons kyk na hulle van nader.
Halo rondom die son
Die einste woord "halo" in Grieks beteken "sirkel". Watter optiese verskynsel lê ten grondslag daaraan?
Halo is die proses van breking en weerkaatsing van strale wat in wolkkristalle hoog in die atmosfeer voorkom. Die verskynsel lyk soos ligstrale naby die Son, beperk deur 'n donker interval. Halo's vorm gewoonlik voor siklone en kan hul voorlopers wees.
Waterdruppels vries in die lug en neem die korrekte prismatiese vorm met ses kante aan. Almal is bekend met ijspegels wat in die onderste atmosferiese lae verskyn. Aan die bokant val sulke ysnaalde vrylik in 'n vertikale rigting. Kristallyne ysskottels draai, daal na die grond, terwyl hulle 'n parallelle rangskikking hetverhouding tot die aarde. 'n Persoon rig visie deur kristalle, wat as lense dien en lig breek.
Ander prismas is plat of lyk soos sterre met ses strale. Ligstrale wat op kristalle val, sal moontlik nie breking ondergaan of 'n aantal ander prosesse ervaar nie. Dit gebeur min dat alle prosesse duidelik sigbaar is, gewoonlik kom een of ander deel van die verskynsel duideliker voor, terwyl ander swak verteenwoordig word.
'n Klein stralekrans is 'n sirkel om die son met 'n radius van ongeveer 22 grade. Die kleur van die sirkel is rooierig van binne, vloei dan oor in geel, wit en meng met die blou lug. Die binneste area van die sirkel is donker. Dit word gevorm as gevolg van ligbreking in ysnaalde wat in die lug vlieg. Die strale in die prismas word teen 'n hoek van 22 grade afgebuig, sodat dié wat deur die kristalle gegaan het, vir die waarnemer met 22 grade gebuig lyk. Daarom lyk die binnekant donker.
Rooi kleur word minder gebreek, wat die minste van die son afbuig toon. Volgende is geel. Die ander strale meng en lyk wit.
Daar is 'n 46 grade stralekrans rondom die 22 grade stralekrans. Sy binneste gebied is ook rooierig omdat lig gebreek word in ysnaalde wat 90 grade na die son wys.
Die 90-grade-stralekrans is ook bekend, dit gloei flou, het amper geen kleur nie of is rooi gekleur aan die buitekant. Wetenskaplikes het nog nie hierdie variëteit volledig bestudeer nie.
Halo om die Maanen ander spesies
Hierdie optiese verskynsel word dikwels gesien wanneer daar ligte wolke en baie miniatuur kristallyne ysskottels in die lug is. Elke so 'n kristal is 'n soort prisma. Basies is hul vorm verlengde seshoeke. Lig gaan die voorste kristallyne gebied binne en, wat die teenoorgestelde deel verlaat, word dit met 22 grade gebreek.
In die winter kan 'n stralekrans in die koue lug naby die straatlampe gesien word. Dit blyk uit die lig van 'n lantern.
'n Halo om die Son kan ook in ysige sneeulug vorm. Sneeuvlokkies is in die lug, lig gaan deur die wolke. In die aand sonsondergang word hierdie lig rooi. In die afgelope eeue was bygelowige mense verskrik oor sulke verskynsels.
Die stralekrans lyk dalk soos 'n reënboogkleurige sirkel om die Son. Dit blyk of daar baie kristalle met ses vlakke in die atmosfeer is, maar hulle reflekteer nie, maar breek die strale van die son. Die meeste van die strale is verstrooi en bereik nie ons oë nie. Die res van die strale bereik die menslike oog, en ons sien 'n iriserende sirkel om die Son. Sy radius is ongeveer 22 grade of 46 grade.
Vals son
Wetenskaplikes het opgemerk dat die stralekranssirkel altyd helderder aan die kante is. Dit word verklaar deur die feit dat vertikale en horisontale halo's hier ontmoet. Vals sonne kan by hul kruisings verskyn. Dit gebeur veral dikwels wanneer die Son naby die horison is, op watter tydstip ons nie meer 'n deel van die vertikale sirkel kan sien nie.
Die vals son is ook 'n optiese verskynsel, 'n soort stralekrans. Dit blyk a.g.vyskristalle met ses vlakke, gevorm soos spykers. Sulke kristalle sweef in die atmosfeer in 'n vertikale rigting, lig word in hul syvlakke gebreek.
'n Derde "son" kan ook vorm as net die oppervlakdeel van die stralekranssirkel bo die ware son sigbaar is. Dit kan 'n segment van 'n boog of 'n ligpunt van 'n onverstaanbare vorm wees. Soms is vals sonne so helder dat hulle nie van die regte son onderskei kan word nie.
Reënboog
Dit is 'n atmosferiese optiese verskynsel in die vorm van 'n onvolledige sirkel met verskillende kleure.
Godsdienste van die oudheid het die reënboog as 'n brug van die hemel na die aarde beskou. Aristoteles het geglo dat die reënboog verskyn as gevolg van die weerkaatsing van druppels sonlig. Watter optiese verskynsel kan 'n mens nog so behaag soos 'n reënboog doen?
In die 17de eeu het Descartes die aard van die reënboog bestudeer. Later het Newton met lig geëksperimenteer en die teorie van Descartes aangevul, maar kon nie die vorming van verskeie reënboë, die afwesigheid van individuele kleurskakerings daarin verstaan nie.
Die volledige teorie van die reënboog is in die 19de eeu deur 'n sterrekundige van Engeland, D. Erie, aangebied. Dit was hy wat daarin geslaag het om al die prosesse van die reënboog te openbaar. Die teorie wat hy ontwikkel het, word vandag steeds aanvaar.
'n Reënboog verskyn wanneer die lig van die son 'n gordyn van reënwater in die streek van die lug oorkant die Son tref. Die middel van die reënboog is geleë op 'n punt aan die ander kant van die Son, dit wil sê, dit is nie sigbaar vir die menslike oog nie. Die boog van die reënboog is die deel van die sirkel om hierdie sentrale punt.
Die kleure in die reënboog word in 'n sekere volgorde geplaas. Hy is konstant. Rooi is op die boonste rand, pers is aan die onderkant. Tussen hulle gaan die kleure in 'n streng reëling. Die reënboog bevat nie al die bestaande kleure nie. Die oorheersing van groen dui die oorgang na gunstige weer aan.
Aurora Borealis
Dit is 'n gloed in die boonste magnetiese lae van die atmosfeer as gevolg van die wedersydse invloed van atome en elemente van die sonwind. Aurora is gewoonlik groen of blou met sweempies pienk en rooi. Hulle kan in die vorm van 'n lint of 'n kol wees. Hulle sarsies word dikwels deur raserige geluide vergesel.
Mirage
Eenvoudige lugspieëling-misleidings is aan enige persoon bekend. Byvoorbeeld, wanneer jy op verhitte asf alt ry, verskyn 'n lugspieëling as 'n wateroppervlak. Dit kom as geen verrassing vir enigiemand nie. Watter optiese verskynsel verklaar die voorkoms van lugspieëlings? Kom ons stilstaan by hierdie kwessie in meer besonderhede.
Mirage is 'n optiese fisiese verskynsel in die atmosfeer, waardeur die oog voorwerpe sien wat onder normale toestande vir die sig verborge is. Dit is as gevolg van die breking van die ligstraal soos dit deur die luglae vloei. Voorwerpe wat op 'n aansienlike afstand is, kan styg of val relatief tot hul ware ligging, of kan vervorm word en bisarre vorms aanneem.
Brocken Ghost
Dit is 'n verskynsel waarin, met sonsondergang of sonsopkoms, die skaduwee van 'n persoon wat op 'n hoogte is, onverstaanbare proporsies aanneem, aangesien dit op wolke wat naby is, val. Dit word verduidelikweerkaatsing en breking van ligstrale deur waterdruppels in mistige toestande. Die verskynsel is vernoem na een van die hoogtes van die Duitse Harzberge.
St. Elmo's Fire
Dit is helder borsels van blou of pers kleur op die maste van seevaartuie. Ligte kan op bergagtige hoogtes verskyn, op geboue van indrukwekkende hoogte. Hierdie verskynsel kom voor as gevolg van elektriese ontladings aan die punte van die geleiers as gevolg van die feit dat die elektriese spanning toeneem.
Dit is die optiese verskynsels wat in die graad 8-lesse oorweeg word. Kom ons praat oor optiese toestelle.
Ontwerpe in optika
Optiese toestelle is toestelle wat ligstraling omskakel. Gewoonlik werk hierdie toestelle in sigbare lig.
Alle optiese toestelle kan in twee tipes verdeel word:
- Toestelle waarin die beeld op die skerm verkry word. Dit is kameras, fliekkameras, projeksietoestelle.
- Toestelle wat met die menslike oog interaksie het, maar nie beelde op die skerm vorm nie. Dit is 'n vergrootglas, mikroskoop, teleskope. Hierdie toestelle word as visueel beskou.
'n Kamera is 'n opto-meganiese toestel wat gebruik word om beelde van 'n voorwerp op film te verkry. Die ontwerp van die kamera sluit 'n kamera en lense in wat die lens vorm. Die lens skep 'n omgekeerde miniatuurbeeld van die voorwerp wat op film vasgevang word. Dit is as gevolg van die werking van lig.
Die beeld is aanvanklik onsigbaar, maar danksy die ontwikkelende oplossing word dit sigbaar. Hierdie beeld word genoemnegatief, daarin lyk helder plekke donker, en omgekeerd. Maak 'n positiewe uit die negatief op fotosensitiewe papier. Deur 'n fotovergroter te gebruik, word die prent vergroot.
'n Vergrootglas is 'n lens of lensstelsel wat ontwerp is om voorwerpe te vergroot terwyl jy daarna kyk. Die vergrootglas word langs die oog geplaas, die afstand waarvandaan die voorwerp duidelik gesien word, word gekies. Die gebruik van 'n vergrootglas is gebaseer op die verhoging van die gesigshoek waaruit die voorwerp bekyk word.
Om meer hoekvergroting te kry, gebruik 'n mikroskoop. In hierdie toestel vind die vergroting van voorwerpe plaas as gevolg van die optiese stelsel, wat bestaan uit 'n lens en 'n oogstuk. Eerstens word die gesigshoek vergroot deur die lens, dan deur die oogstuk.
Dus, ons het die belangrikste optiese verskynsels en toestelle, hul variëteite en kenmerke oorweeg.
