Eseja

Par tēmu: Gaismas parādības

Pabeidza: Khrapatovs D. A.

Pārbaudīts:

1. Gaisma. Gaismas avoti

2. Gaismas izplatīšanās

3. Gaismas atstarošana

4. Plakans spogulis

5. Spīdīgs un izkliedēts attēls

6. Gaismas laušana

8. Objektīva radītie attēli

Gaisma. Gaismas avoti

Gaisma... tās nozīme mūsu dzīvē ir ļoti liela. Ir grūti iedomāties dzīvi bez gaismas. Galu galā visas dzīvās būtnes dzimst un attīstās gaismas un siltuma ietekmē.

Cilvēka darbība tās pastāvēšanas sākumposmos - pārtikas iegūšana, aizsardzība no ienaidniekiem, medības - bija atkarīga no dienas gaismas. Tad cilvēks iemācījās radīt un uzturēt uguni, sāka apgaismot savu māju un medīt ar lāpām. Bet visos gadījumos viņa darbība nevarēja notikt bez apgaismojuma.

Debess ķermeņu raidītā gaisma ļāva noteikt Saules, zvaigžņu, planētu, Mēness un citu pavadoņu atrašanās vietu un kustību. Gaismas parādību izpēte palīdzēja radīt instrumentus, ar kuru palīdzību uzzinājām par debess ķermeņu uzbūvi un pat sastāvu, kas atrodas daudzu miljardu kilometru attālumā no Zemes. Pamatojoties uz novērojumiem ar teleskopu un planētu fotogrāfijām, tika pētīts to mākoņu segums, virsmas īpašības un rotācijas ātrums. Var teikt, ka astronomijas zinātne radās un attīstījās, pateicoties gaismai un redzei.

Gaismas izpēte ir pamats cilvēkiem tik ļoti nepieciešamā mākslīgā apgaismojuma radīšanai. Gaisma ir nepieciešama visur: satiksmes drošība ir saistīta ar priekšējo lukturu un ceļa apgaismojuma izmantošanu; militārajā ekipējumā izmanto signālraķetes un prožektorus; normāls darba vietas apgaismojums palīdz paaugstināt darba ražīgumu; Saules gaisma palielina organisma izturību pret slimībām un uzlabo cilvēka garastāvokli.

Kas ir gaisma? Kāpēc un kā mēs to uztveram?

Zinātnes nozari, kas veltīta gaismas izpētei, sauc arī par optiku (no grieķu optos — redzams, redzams).

Gaismas (optisko) starojumu rada gaismas avoti.

Ir dabiski un mākslīgi gaismas avoti. Dabiskie gaismas avoti ir Saule, zvaigznes, polārblāzma, zibens; mākslīgās - lampas, sveces, TV un citi.

Mēs redzam gaismas avotu, jo vārda radītais starojums krīt acīs. Taču redzam arī ķermeņus, kas nav gaismas avoti – kokus, mājas, telpu sienas, Mēnesi, planētas utt. Tomēr mēs tos redzam tikai tad, kad tos apgaismo gaismas avoti. Starojums, kas nāk no gaismas avotiem, krītot uz objektu virsmas, maina virzienu un iekļūst acīs.

2. Gaismas izplatīšanās

Optika ir viena no senākajām zinātnēm.

Ilgi pirms viņi uzzināja, kas ir gaisma, dažas tās īpašības tika atklātas un izmantotas praksē.

Pamatojoties uz novērojumiem un eksperimentiem, tika noteikti gaismas izplatīšanās likumi, izmantojot gaismas stara jēdzienu.

RAY ir līnija, pa kuru pārvietojas gaisma.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums.

Gaisma caurspīdīgā viendabīgā vidē virzās taisnās līnijās.

Šim likumam mēs varam apsvērt piemēru - ēnas veidošanos:

Ja vēlamies neļaut lampas gaismai iekļūt acīs, varam to nobloķēt ar roku vai uzlikt lampai abažūru. Ja gaisma nepārvietotos taisnās līnijās, tā varētu saliekties ap šķēršļa malām un iekļūt mūsu acīs. Piemēram, jūs nevarat “bloķēt” skaņu ar roku, tā apbrauks šo šķērsli, un mēs to dzirdēsim.

Apskatīsim šo fenomenu eksperimentāli.

Paņemsim no lukturīša spuldzīti. Novietosim ekrānu zināmā attālumā no tā. Lampa pilnībā izgaismo ekrānu. Starp spuldzi un ekrānu novietosim necaurspīdīgu korpusu (piemēram, metāla lodi). Tagad uz ekrāna parādīsies tumšs aplis, jo aiz bumbas ir izveidojusies ēna - telpa, kurā neietilpst avota gaisma.

Bet mēs ne vienmēr redzam skaidri aprakstīto ēnu, kas tika iegūta aprakstītajā dzīves pieredzē. Ja gaismas avota izmērs ir daudz lielāks, tad ap ēnu veidosies pustumsa. Ja mūsu acs būtu ēnu apgabalā, mēs neredzētu gaismas avotu, bet no pustālās zonas mēs redzētu vienu no tā malām. Gaismas izplatīšanās likumu izmantoja senie ēģiptieši, lai uzstādītu kolonnas, pīlārus un sienas taisnā līnijā. Viņi novietoja kolonnas tā, lai visas pārējās nebūtu redzamas aiz acij tuvākās kolonnas.

3. Gaismas atstarošana

Novirzīsim gaismas staru no gaismas avota uz ekrānu. Ekrāns tiks izgaismots, bet mēs neredzēsim neko starp avotu un ekrānu. Ja novietosiet papīra lapu starp avotu un ekrānu, tas būs redzams. Tas notiek tāpēc, ka starojums, sasniedzot loksnes virsmu, tiek atstarots, maina virzienu un nonāk mūsu acīs. Viss gaismas stars kļūst redzams, ja gaiss starp ekrānu un gaismas avotu ir putekļains. Šajā gadījumā putekļu daļiņas atstaro gaismu un novirza to novērotāja acīs.

Gaismas atstarošanas likums:

Krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulāru atstarojošajai virsmai, kas ir uzcelta stara krišanas punktā.

Lai taisne MN ir spoguļa virsma, AO krītošais stars un OB atstarots stars, OC ir perpendikulāra spoguļa virsmai stara krišanas punktā.

Leņķi, ko veido krītošais stars AO un perpendikulārs OS (leņķis AOS), sauc par krišanas leņķi. To apzīmē ar burtu α (“alfa”). Leņķi, ko veido atstarotais stars OB un tas pats perpendikulārs OS (t.i. leņķis COB), sauc par atstarošanas leņķi, to apzīmē ar burtu β ("beta").

Pārvietojot gaismas avotu gar diska malu, mēs mainām staru kūļa krišanas leņķi. Atkārtosim eksperimentu, bet tagad katru reizi atzīmēsim krišanas leņķi un atbilstošo atstarošanas leņķi.

Novērojumi un mērījumi liecina, ka visām krišanas leņķa vērtībām tiek saglabāta vienlīdzība starp to un atstarošanas leņķi.

Tātad, otrais gaismas atstarošanas likums saka: atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi.

4. Plakans spogulis

Spoguli, kura virsma ir plakne, sauc par plaknes spoguli.

Kad priekšmets atrodas spoguļa priekšā, šķiet, ka aiz spoguļa atrodas līdzīgs objekts, to, ko mēs redzam aiz spoguļa, sauc par objekta attēlu.

Sākumā paskaidrosim, kā acs uztver pašu priekšmetu, piemēram, sveci. No katra griešanas punkta gaismas stari atšķiras visos virzienos. Daži no tiem iekļūst acī atšķirīgā starā. Acs redz (uztver) punktu vietā, no kurienes nāk stari, t.i. vietā, kur tie krustojas, kur punkts faktiski neatrodas.

Skatoties spogulī, mēs redzam iedomātu savas sejas attēlu.

Novietosim plakanā stikla gabalu vertikāli – tas kalpos kā spogulis. Bet tā kā stikls ir caurspīdīgs, tad arī redzēsim, kas aiz tā slēpjas. Novietojiet iedegtu sveci stikla priekšā. Mēs redzēsim viņas attēlu glāzē. Stikla otrā pusē (kur redzam attēlu) novietosim to pašu, bet neiedegtu sveci un pārvietosim, līdz tā šķiet iedegta. Tas nozīmēs, ka aizdegtas sveces attēls atrodas vietā, kur atrodas neaizdegtā svece.

Izmērīsim attālumu no sveces līdz stiklam un no stikla līdz sveces attēlam. Šie attālumi būs vienādi.

Pieredze arī rāda, ka sveces attēla augstums ir vienāds ar pašas sveces augstumu, t.i. Attēla izmēri plakanā spogulī ir vienādi ar objekta izmēriem.

Tātad pieredze rāda, ka priekšmeta attēlam plakanā spogulī ir šādas pazīmes: šis attēls ir virtuāls, tiešs, pēc izmēra vienāds ar objektu, tas atrodas tādā pašā attālumā aiz spoguļa, kā priekšmets atrodas priekšā. no spoguļa.

Attēlam plakanā spogulī ir vēl viena iezīme. Skatieties uz savas labās rokas attēlu plakanā spogulī, attēlā redzamie pirksti ir novietoti tā, it kā tā būtu jūsu kreisā roka.

5. Spīdīgs un izkliedēts attēls

Plakanā spogulī mēs redzam attēlu, kas maz atšķiras no paša objekta. Tas ir tāpēc, ka spoguļa virsma ir plakana un gluda, kā arī tāpēc, ka spogulis atstaro lielāko daļu uz tā krītošās gaismas (70 līdz 90%).

Spoguļa virsma virza uz tās krītošu gaismas staru. Ļaujiet, piemēram, paralēlu Saules staru kūlim krist uz spoguļa. Starus atstaro arī paralēls stars.

Viss, kas nav atspoguļots, t.i. raupja, negluda virsma izkliedē gaismu: tā visos virzienos atstaro paralēlu staru kūli, kas uz to krīt. Tas izskaidrojams ar to, ka raupja virsma sastāv no liela skaita ļoti mazu plakanu virsmu, kas atrodas nejauši, dažādos leņķos viena pret otru. Katra maza plakana virsma atstaro gaismu noteiktā virzienā. Bet visi kopā tie novirza atstarotos starus dažādos virzienos, t.i. izkliedē gaismu dažādos virzienos.

6. Gaismas laušana

Šķiet, ka ūdens glāzē nolaista karote vai zīmulis ir salauzts pie ūdens un gaisa robežas. Tas izskaidrojams tikai ar to, ka gaismas stariem, kas nāk no karotes, ūdenī ir atšķirīgs virziens nekā gaisā.

Gaismas izplatīšanās virziena izmaiņas, šķērsojot divu vidiņu robežu, sauc par gaismas laušanu.

Kad stars pāriet no stikla (ūdens) gaisā, laušanas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi.

Spēja lauzt starus dažādās vidēs ir atšķirīga. Piemēram, dimants lauž gaismas starus spēcīgāk nekā ūdens vai stikls.

Ja gaismas stars nokrīt uz dimanta virsmas 60* leņķī, tad stara laušanas leņķis ir aptuveni 21*. Pie tāda paša stara krišanas leņķa uz ūdens virsmas laušanas leņķis ir aptuveni 30*.

Kad stars pāriet no vienas vides uz otru, gaisma tiek lauzta šādās pozīcijās:

1. Krītošie un lauztie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts stara krišanas punktā pret abu mediju atdalīšanas plakni.

2. atkarībā no tā, kurā vidē stars nonāk, laušanas leņķis var būt mazāks vai lielāks par krišanas leņķi.

7. Lēcas

Gaismas atstarošana un laušana tiek izmantota, lai mainītu staru virzienu vai, kā saka, kontrolētu gaismas starus. Tas ir pamats īpašu optisko instrumentu, piemēram, prožektora, palielināmā stikla, mikroskopa, kameras un citu, radīšanai. Lielākā daļa no tiem ir objektīvs.

Sfēriskās lēcas visbiežāk izmanto optikā. Šādas lēcas ir korpusi, kas izgatavoti no optiskā vai organiskā stikla, ko ierobežo divas sfēriskas virsmas.

Lēcas ir dažādu veidu, no vienas puses ierobežotas ar sfērisku virsmu un no otras ar plakanu virsmu vai ieliektas-izliektas, bet visbiežāk tiek izmantotas izliektas un ieliektas.

Izliekta lēca pārvērš paralēlu staru kūli saplūstošā un savāc to vienā punktā. Tāpēc izliektu lēcu sauc par saplūstošo lēcu.

Ieliekta lēca pārvērš paralēlu staru kūli atšķirīgā staru kūlī. Tāpēc ieliektu lēcu sauc par atšķirīgu lēcu.

Mēs uzskatījām lēcas, kuras abās pusēs ierobežo sfēriskas virsmas. Bet tiek izgatavotas un lietotas arī lēcas, kuras no vienas puses ierobežo sfēriska virsma, bet no otras – plakana virsma jeb ieliektas-izliektas lēcas. Tomēr, neskatoties uz to, objektīvi vai nu saplūst, vai atšķiras. Ja lēcas vidusdaļa ir biezāka par malām, tad tā savāc starus, un, ja ir plānāka, tad izkliedē.

8. Objektīva radītie attēli

Izmantojot objektīvu, jūs varat kontrolēt gaismas starus. Taču ar objektīva palīdzību var ne tikai savākt un izkliedēt gaismas starus, bet arī iegūt dažādus objektu attēlus. Pateicoties šai lēcu spējai, tās tiek plaši izmantotas praksē. Tātad objektīvs filmu kamerā nodrošina simtiem reižu palielinājumu, un kamerā objektīvs arī nodrošina samazinātu fotografējamā objekta attēlu.

1. Ja objekts atrodas starp objektīvu un tā fokusu, tad tā attēls ir palielināts, virtuāls, tiešs, un tas atrodas tālāk no objektīva nekā objekts.

Šis attēls tiek iegūts, izmantojot palielināmo stiklu, montējot pulksteņus, lasot nelielu tekstu utt.

2. Ja objekts atrodas starp fokusu un objektīva dubulto fokusu, tad objektīvs dod savu palielināto, apgriezto, reālo attēlu; tas atrodas objektīva otrā pusē attiecībā pret objektu, aiz dubultā fokusa attāluma.

Šis attēls tiek izmantots projekcijas ierīcē, filmu kamerā.

3. Objekts atrodas aiz dubultā attāluma no objektīva.

Šajā gadījumā objektīvs nodrošina samazinātu, apgrieztu, reālu objekta attēlu, kas atrodas objektīva otrā pusē starp tā Fox un dubulto fokusu.

Šo attēlu izmanto fotoiekārtās.

Lēca ar izliektākām virsmām lauž starus spēcīgāk nekā lēca ar mazāku izliekumu. Tāpēc izliektāka objektīva fokusa attālums ir mazāks nekā mazāk izliektam objektīvam. Objektīvs ar īsāku fokusa attālumu rada lielāku palielinājumu nekā garāks fokusa attāluma objektīvs.

Objekta palielinājums būs lielāks, jo tuvāk fokusam objekts atrodas. Tāpēc, izmantojot objektīvus, iespējams iegūt attēlus ar lielu un ļoti lielu palielinājumu. Tādā pašā veidā varat iegūt attēlus ar dažādiem samazinājumiem.

Literatūra

1. Gaisma. Gaismas avoti.

2. Miopija un tālredzība. Brilles.

3. Gaisma. Rediģēja N.A. Dzimtene

Uzmanību! Vietnes administrācija nav atbildīga par metodisko izstrādņu saturu, kā arī par izstrādes atbilstību federālajam valsts izglītības standartam.

• Dalībnieks: Maksimova Anna Alekseevna
• Vadītāja: Gusarova Irina Viktorovna

Darba mērķis - pētot gaismas parādības un gaismas īpašības ar eksperimentu palīdzību, apsveriet trīs galvenās gaismas īpašības: gaismas izplatīšanās taisnumu, atstarošanu un laušanu dažāda blīvuma vidēs.

Uzdevumi:

1. Sagatavojiet aprīkojumu.
2. Veikt nepieciešamos eksperimentus.
3. Analizējiet un dokumentējiet rezultātus.
4. Izdariet secinājumu.

Atbilstība

Ikdienā pastāvīgi sastopamies ar gaismas parādībām un to dažādajām īpašībām, arī daudzu mūsdienu mehānismu un ierīču darbība ir saistīta ar gaismas īpašībām. Gaismas parādības ir kļuvušas par cilvēku dzīves neatņemamu sastāvdaļu, tāpēc to izpēte ir aktuāla.

Zemāk esošie eksperimenti izskaidro tādas gaismas īpašības kā gaismas izplatīšanās taisnums, atstarošana un laušana.

Eksperimentu nodrošināšanai un aprakstam tika izdots 13. stereotipiskais izdevums A.V. Periškina mācību grāmatai “Fizika. 8. klase." (Bustards, 2010)

Drošības pasākumi

Eksperimentā iesaistītās elektriskās ierīces pilnībā darbojas, spriegums uz tām nepārsniedz 1,5 V.

Tehnika stabili novietota uz galda, tiek uzturēta darba kārtība.

Eksperimentu beigās elektriskās ierīces tika izslēgtas un aprīkojums tika noņemts.

Eksperiments 1. Gaismas taisnvirziena izplatīšanās. (149. lpp., 120. att.), (149. lpp., 121. att.)

Pieredzes mērķis– ar uzskatāmu piemēru pierādīt gaismas staru izplatīšanās taisnumu telpā.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanās ir tās īpašība, ar kuru mēs sastopamies visbiežāk. Ar taisnu izplatīšanos enerģija no gaismas avota tiek novirzīta uz jebkuru objektu pa taisnām līnijām (gaismas stariem), neliecoties ap to. Šī parādība var izskaidrot ēnu esamību. Bet papildus ēnām ir arī pustumsas, daļēji apgaismotas zonas. Lai redzētu, kādos apstākļos veidojas ēnas un pusumbras un kā izplatās gaisma, veiksim eksperimentu.

Aprīkojums: necaurspīdīga sfēra (uz diega), papīra loksne, punktveida gaismas avots (kabatas lukturītis), mazāka izmēra necaurspīdīga sfēra (uz vītnes), kurai gaismas avots nebūs punkts, papīra lapa , statīvs sfēru nostiprināšanai.

Eksperimenta norise

Ēnu veidošanās

1. Sakārtosim priekšmetus secībā: lukturītis - pirmā sfēra (fiksēta uz statīva) - lapa.
2. Mēs iegūstam ēnu, kas tiek parādīta uz lapas.

Mēs redzam, ka eksperimenta rezultāts bija viendabīga ēna. Pieņemsim, ka gaisma izplatījās taisnā līnijā, tad ēnas veidošanās ir viegli izskaidrojama: gaisma, kas nāk no punktveida avota pa gaismas staru, kas skar sfēras galējos punktus, turpināja iet taisnā līnijā un aiz muguras. sfēra, tāpēc uz lapas nav izgaismota telpa aiz sfēras.

Pieņemsim, ka gaisma ceļoja pa izliektām līnijām. Šajā gadījumā gaismas stari, liecoties, izkristu ārpus sfēras. Mēs nebūtu redzējuši ēnu, bet eksperimenta rezultātā ēna parādījās.

Tagad apsveriet gadījumu, kad veidojas pusumbra.

Ēnu un pustumsas veidošanās

1. Sakārtosim priekšmetus secībā: lukturītis - otrā sfēra (fiksēta uz statīva) - palags.
2. Izgaismosim sfēru ar lukturīti.
3. Mēs iegūstam ēnu, kā arī pusēnu, kas tiek parādīta uz lapas.

Šoreiz eksperimenta rezultāti ir ēna un daļēja ēna. Kā ēna tika veidota, jau ir zināms no iepriekš minētā piemēra. Tagad, lai parādītu, ka pusumbras veidošanās nav pretrunā ar hipotēzi par gaismas taisnu izplatīšanos, ir nepieciešams izskaidrot šo parādību.
Šajā eksperimentā mēs paņēmām gaismas avotu, kas nav punkts, tas ir, kas sastāv no daudziem punktiem attiecībā pret sfēru, no kuriem katrs izstaro gaismu visos virzienos. Apsveriet gaismas avota augstāko punktu un gaismas staru, kas no tā izplūst līdz sfēras zemākajam punktam. Ja novērojam stara kustību aiz sfēras uz loksni, pamanīsim, ka tas nokrīt uz gaismas un pustumsas robežas. Stari no līdzīgiem punktiem, kas iet šajā virzienā (no gaismas avota punkta līdz apgaismotā objekta pretējam punktam), rada pustumsu. Bet, ja mēs ņemam vērā gaismas stara virzienu no iepriekš norādītā punkta līdz sfēras augšējam punktam, tad būs skaidri redzams, kā stars iekrīt pusumbras reģionā.

No šī eksperimenta mēs redzam, ka pusumbras veidošanās nav pretrunā ar gaismas taisnvirziena izplatīšanos.

Secinājums

Ar šī eksperimenta palīdzību pierādīju, ka gaisma izplatās taisnā līnijā, ēnas un pustumsas veidošanās pierāda tās izplatīšanās taisnvirzību.

Dzīves fenomens

Gaismas izplatīšanās taisnums tiek plaši izmantots praksē. Vienkāršākais piemērs ir parasta laterna. Šī gaismas īpašība tiek izmantota arī visās ierīcēs, kurās ir lāzeri: lāzera attāluma mērītāji, ierīces metāla griešanai, lāzera rādītāji.

Dabā īpašums ir atrodams visur. Piemēram, gaisma, kas iekļūst caur spraugām koka vainagā, veido skaidri redzamu taisnu līniju, kas iet cauri ēnai. Protams, ja runājam par lieliem mērogiem, tad ir vērts pieminēt Saules aptumsumu, kad Mēness met ēnu uz zemi, tieši tāpēc saule no zemes nav redzama (protams, runa ir par tās ēnoto laukumu) . Ja gaisma nepārvietotos pa taisnu līniju, šī neparastā parādība nepastāvētu.

2. eksperiments. Gaismas atstarošanas likums. (154. lpp., 129. att.)

Pieredzes mērķis– pierādīt, ka stara krišanas leņķis ir vienāds ar tā atstarošanas leņķi.

Gaismas atstarošana ir arī tās vissvarīgākā īpašība. Pateicoties atstarotajai gaismai, ko uztver cilvēka acs, mēs varam redzēt jebkurus objektus.

Saskaņā ar gaismas atstarošanas likumu, krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts uz saskarni starp abām vidēm stara krišanas punktā; Krituma leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi. Pārbaudīsim, vai šie leņķi ir vienādi ar eksperimentu, kur par atstarojošu virsmu ņemam plakanu spoguli.

Aprīkojums: speciāla ierīce, kas ir disks ar apdrukātu apļveida skalu, kas uzstādīts uz statīva, diska centrā ir neliels plakans spogulis, kas atrodas horizontāli (šādu ierīci var izgatavot mājās, diska vietā izmantojot transportieri; ar apļveida skalu), gaismas avots ir apgaismotājs, kas piestiprināts pie diska malas vai lāzera rādītājs, loksne mērījumu veikšanai.

Eksperimenta norise

1. Novietojiet lapu aiz ierīces.
2. Ieslēdzam gaismu, vēršot to uz spoguļa centru.
3. Uz loksnes staru kūļa krišanas punktā uzzīmēsim perpendikulu spogulim.
4. Izmērīsim krišanas leņķi (ﮮα).
5. Izmērīsim iegūto atstarošanas leņķi (ﮮβ).
6. Pierakstīsim rezultātus.
7. Mainīsim krišanas leņķi, pārvietojot apgaismotāju, atkārtojiet 4., 5. un 6. darbību.
8. Salīdzināsim rezultātus (krišanas leņķa lielums ar atstarošanas leņķa lielumu katrā gadījumā).

Eksperimenta rezultāti pirmajā gadījumā:

∠α = 50°

∠β = 50°

∠α = ∠β

Otrajā gadījumā:

∠α = 25°

∠β = 25°

∠α = ∠β

No pieredzes ir skaidrs, ka gaismas stara krišanas leņķis ir vienāds ar tā atstarošanas leņķi. Gaisma, kas skar spoguļa virsmu, tiek atstarota no tās tādā pašā leņķī.

Secinājums

Ar pieredzes un mērījumu palīdzību pierādīju, ka, gaismai atstarojot, tās krišanas leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi.

Dzīves fenomens

Mēs sastopamies ar šo parādību visur, jo mēs ar acīm uztveram gaismu, kas atstaro no objektiem. Spilgts, redzams piemērs dabā ir spilgtas atstarotās gaismas atspīdums uz ūdens un citām virsmām ar labu atstarošanas spēju (virsma absorbē mazāk gaismas nekā atstaro). Tāpat jāatceras saules stari, ko katrs bērns var izgatavot ar spoguļa palīdzību. Tie ir nekas vairāk kā gaismas stars, kas atspīd no spoguļa.

Gaismas atstarošanas likumu cilvēks izmanto tādās ierīcēs kā periskops, spoguļa gaismas atstarotājs (piemēram, atstarotājs uz velosipēda).

Starp citu, izmantojot gaismas atspīdumu no spoguļa, burvji radīja daudzas ilūzijas, piemēram, ilūziju “Lido galva”. Vīrietis tika ievietots kastē starp dekorācijām tā, ka no kastes bija redzama tikai viņa galva. Kastes sienas bija klātas ar pret ainavu vērstiem spoguļiem, no kuriem atspulga dēļ kasti nebija iespējams saskatīt un šķita, ka zem galvas nekā nav un tā karājās gaisā. Skats ir neparasts un biedējošs. Triki ar refleksiju notika arī teātros, kad uz skatuves vajadzēja parādīt spoku. Spoguļi bija “aizmigloti” un sašķiebti tā, lai skatītāju zālē būtu redzama atstarotā gaisma no nišas aiz skatuves. Spoku spēlējošais aktieris jau bija parādījies nišā.

3. eksperiments. Gaismas laušana.(159. lpp., 139. att.)

Pieredzes mērķis- pierādīt, ka krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība diviem medijiem; pierādīt, ka gaismas staru kūļa krišanas leņķis (≠ 0°), kas nāk no mazāk blīvas vides uz blīvāku vidi, ir lielāks par tā laušanas leņķi.

Dzīvē mēs bieži sastopamies ar gaismas laušanu. Piemēram, ieliekot pilnīgi taisnu karoti caurspīdīgā ūdens glāzē, mēs redzam, ka tās attēls izliecas uz divu nesēju (gaisa un ūdens) robežas, lai gan patiesībā karote paliek taisna.

Lai labāk izpētītu šo parādību, izprotiet, kāpēc tā notiek, un pierādiet gaismas laušanas likumu (staru, kas krīt un lūst, atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts uz saskarni starp divām vidēm stara krišanas punktā; krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība divām vidēm), izmantojot piemēru, veiksim eksperimentu.

Aprīkojums: divi dažāda blīvuma nesēji (gaiss, ūdens), caurspīdīgs ūdens trauks, gaismas avots (lāzera rādītājs), papīra loksne.

Eksperimenta norise

1. Ielejiet ūdeni traukā un novietojiet aiz tā kādu lapu.
2. Virzīsim gaismas staru ūdenī leņķī ≠ 0°, jo pie 0° refrakcija nenotiek, un stars bez izmaiņām pāriet citā vidē.
3. Uzzīmēsim perpendikulu saskarnei starp abām vidēm staru kūļa krišanas punktā.
4. Izmērīsim gaismas stara krišanas leņķi (∠α).
5. Izmērīsim gaismas stara laušanas leņķi (∠β).
6. Salīdzināsim leņķus un izveidosim to sinusu attiecību (sinusu atrašanai var izmantot Bradis tabulu).
7. Pierakstīsim rezultātus.
8. Mainīsim krišanas leņķi, pārvietojot gaismas avotu, atkārtojiet 4.-7. darbību.
9. Salīdzināsim sinusa attiecību vērtības abos gadījumos.

Pieņemsim, ka gaismas stari, ejot cauri dažāda blīvuma vidēm, piedzīvoja refrakciju. Šajā gadījumā krišanas un laušanas leņķi nevar būt vienādi, un šo leņķu sinusu attiecības nav vienādas. Ja refrakcija nenotika, tas ir, gaisma pārgāja no vienas vides uz otru, nemainot tās virzienu, tad šie leņķi būs vienādi (vienādu leņķu sinusu attiecība ir vienāda ar vienu). Lai apstiprinātu vai atspēkotu pieņēmumu, apsveriet eksperimenta rezultātus.

Eksperimenta rezultāti pirmajā gadījumā:

∠α = 20

∠β = 15

∠α >∠β

sin∠α = 0,34 = 1,30

grēks∠β 0,26

Eksperimenta rezultāti otrajā gadījumā:

∠α ˈ= 50

∠β ˈ= 35

∠α ˈ > ∠β ˈ

sin∠α ˈ= 0,77 = 1,35

sin∠β ˈ 0,57

Sinusa attiecību salīdzinājums:

1,30 ~ 1,35 (mērījumu kļūdu dēļ)

sin∠α = sin∠α ˈ = 1,3

sin∠β sin∠β ˈ

Saskaņā ar eksperimenta rezultātiem gaismas laušanas laikā, kas nāk no mazāk blīvas vides uz blīvāku, krišanas leņķis ir lielāks par refrakcijas leņķi. krītošā un lauztā leņķa sinusu attiecības ir vienādas (bet ne vienādas ar vienu), tas ir, tās ir nemainīgas vērtības diviem dotajiem medijiem. Stara virziens, ieejot dažāda blīvuma vidē, mainās, mainoties gaismas ātrumam vidē. Blīvākā vidē (šeit, ūdenī) gaisma virzās lēnāk, tāpēc mainās leņķis, kādā gaisma iet cauri telpai.

Secinājums

Izmantojot savus eksperimentus un mērījumus, es pierādīju, ka, laužot gaismu, krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība abām vidēm, kad gaismas stari pāriet no mazāk blīvas vides blīvāks, krišanas leņķis ir mazāks par refrakcijas leņķi.

Dzīves fenomens

Mēs arī diezgan bieži sastopamies ar gaismas laušanu, mēs varam minēt daudzus piemērus par redzamā attēla izkropļojumu, ejot cauri ūdenim un citiem līdzekļiem. Interesantākais piemērs ir mirāžas parādīšanās tuksnesī. Mirāža rodas, kad gaismas stari, kas pāriet no siltiem gaisa slāņiem (mazāk blīviem) aukstos slāņos, tiek lauzti, ko bieži var novērot tuksnešos.

Cilvēki gaismas refrakciju izmanto dažādās ierīcēs, kurās ir lēcas (gaisma tiek lauzta, kad tā iet cauri lēcai). Piemēram, optiskajos instrumentos, piemēram, binokļos, mikroskopos, teleskopos un kamerās. Cilvēks maina arī gaismas virzienu, izlaižot to caur prizmu, kur gaisma laužas vairākas reizes, tajā ieejot un izejot.

Darba mērķi ir sasniegti.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

Abstrakts par fiziku

par tēmu: “Gaismas parādības dabā”

8. klases skolēni "L 1."

Ievads

Kāpēc debesis ir zilas un saulriets sarkans?

Tyndall pieredze

Gaismas izkliede

Gaisa svārstības

Zaļais stars

"Aklā" sloksne

Refrakcija

Ledus kristāli mākoņos

Halo Antarktīdā

Augšējās mirāžas

"Spoku" zemes

"Lidojošais holandietis"

Inferior Mirages

Sānu mirāžas

Fata Morgana

Miglainā varavīksne

Mēness varavīksne

Auroras

Polārblāzmu veidi

Polārblāzmas ietekme

Secinājums

Bibliogrāfija

Ievads

Dabā ir tik daudz pārsteidzošu lietu! Īpaši neparasti un aizraujoši izskatās gaismas parādības. Kopš seniem laikiem cilvēki to ir uztvēruši kā brīnumu, neizskaidrojamo saistot ar mistiskiem spēkiem vai ar dieviem.

Man radās interese: visām šīm neparastajām parādībām ir izskaidrojums. Un es nolēmu paskatīties uz dažām gaismas parādībām no fiziskā viedokļa no jauna un rast atbildes uz daudziem interesējošiem jautājumiem.

Saule ir enerģijas avots augu un dzīvnieku dzīvībai. Tas rada vējus, karsējot milzīgas zemes masas un virs tām esošās gaisa masas, un kalpo kā ūdens cikla virzītājspēks dabā, paceļot ūdens tvaikus atmosfērā. Saule ir svarīga vides sastāvdaļa, bez kuras dzīvība uz Zemes nebūtu iespējama.

Saules stari izgaismo visu zemeslodi. Saules gaismas pasaule ir skaista. Viņš sagādā prieku ikvienam, kas dzīvo uz Zemes. Saules gaismas pasaule ir milzīga, daudzveidīga, neizsmeļama.

Debess debesis ir bezgala skaista, un arī gaismas parādības izskatās skaisti un pārsteidzoši: saulriets, “aklā svītra”, zaļais stars, varavīksne, ziemeļblāzma, oreols, mirāžas. Šajā esejā tiks aplūkotas parādības, kas ir nesaraujami saistītas ar Saules gaismu, tiks izskaidroti daudzi dabas brīnumi.

Kāpēcdebesis ir zilas un saulriets ir sarkans

Saule... Jau senos laikos cilvēki saprata, ka bez saules stariem dzīvība uz Zemes nebūtu iespējama. Viņi sauca sauli par "dzīves sākumu", dievināja to un pielūdza to. Saulriets visos laikos cilvēkos ir raisījis skumjas, bailes un satraukumu, taču biežāk saulriets izsauc vieglas skumjas, kas robežojas ar mieru. Novērotais saulrieta attēls katru reizi ir atkarīgs no atmosfēras stāvokļa, un to lielā mērā nosaka rietošās saules staru apgaismoto mākoņu veids un forma. Tāpēc viens saulriets tik ļoti atšķiras no otra. Un saulrieti vienmēr ir neparasti skaisti.

Pirmkārt, jūsu uzmanību piesaista rietošās Saules sarkanā krāsa un tādas pašas krāsas debesis pie tās. Pie horizonta līnijas tas ir sarkanāks, un diska augšējā daļā tas kļūst gaišāks.

Tyndall pieredze

Debesis ir zilas, un rietošās saules krāsa kļūst sarkana. Abos gadījumos iemesls ir viens - saules gaismas izkliede zemes atmosfērā. To var izskaidrot, pieņemot, ka zilā gaisma ir izkliedēta vairāk nekā sarkanā gaisma. Tas tika pierādīts 1869. gadā, kad Dž.Tindals veica savu slaveno eksperimentu. Šo pieredzi nemaz nav grūti reproducēt. Ņemsim taisnstūrveida akvāriju, piepildām to ar ūdeni un virzīsim vāji novirzošu šauru gaismas staru no kodoskopa uz akvārija sienu. Eksperiments jāveic aptumšotā telpā. Lai uzlabotu gaismas stara izkliedi, kad tas iet cauri akvārijam, pievienojiet ūdenim nedaudz piena. Pienā esošās tauku daļiņas nešķīst ūdenī; tie ir suspensijā un veicina gaismas izkliedi. Izkliedētā gaismā var novērot zilganu nokrāsu. Gaisma, kas iet cauri akvārijam, iegūst sarkanīgu nokrāsu. Tātad, ja paskatās uz gaismas staru akvārijā no sāniem, tas šķiet zilgans, un no izejas gala tas izskatās sarkanīgs. Tas skaidrojams ar to, ka, baltajam gaismas staram izejot cauri izkliedējošai videi, no tās izkliedējas galvenokārt “zilā komponente”, līdz ar to no vides izplūstošajā starā sāk dominēt “sarkanā sastāvdaļa”.

Gaismas izkliede

1871. gadā Dž.Strets tieši šādā veidā izskaidroja Taindala eksperimentu rezultātus. Viņš izstrādāja teoriju par gaismas viļņu izkliedi ar daļiņām, kuru izmēri ir daudz mazāki par gaismas viļņa garumu. Rayleigh noteiktais likums nosaka: Izkliedētās gaismas intensitāte ir proporcionāla ceturtajai pakāpei gaismas frekvence jeb, citiem vārdiem sakot, apgriezti proporcionāla gaismas viļņa garuma ceturtajai jaudai.

Ja piemērojam Reilija likumu saules gaismas izkliedei Zemes atmosfērā, tad nav grūti izskaidrot dienas debesu zilo krāsu un saules sarkano krāsu saullēktā un saulrietā. Tā kā gaismas viļņi ar augstāku frekvenci tiek izkliedēti intensīvāk, līdz ar to izkliedētās gaismas spektrs tiks novirzīts uz augstākām frekvencēm, un gaismas spektrs, kas paliek starā pēc tam, kad gaisma, kas ir piedzīvojusi izkliedi, būs atstājusi staru. jāpārvieto pretējā virzienā - uz augstākām frekvencēm. Pirmajā gadījumā baltā krāsa kļūst zila, bet otrajā - sarkanīga. Skatoties uz dienas debesīm, novērotājs uztver atmosfērā izkliedētu gaismu; Saskaņā ar Rayleigh likumu šīs gaismas spektrs tiek novirzīts uz augstākām frekvencēm, līdz ar to debess zilā krāsa. Skatoties uz sauli, novērotājs uztver gaismu, kas ir izgājusi cauri atmosfērai bez izkliedes; šīs krāsas spektrs tiks novirzīts uz zemākām frekvencēm. Jo tuvāk Saule atrodas horizontam, jo ​​ilgāk gaismas stari virzās cauri atmosfērai, pirms sasniedz novērotāju, un jo vairāk mainās to spektrs. Rezultātā mēs redzam rietošo un uzlecošo sauli sarkanos toņos. Ir arī saprotams, kāpēc iestatīšanas saules diska apakšējā daļa šķiet sarkanāka nekā tā augšdaļa.

Galvenā loma ir gaismas izkliedes intensitātes atkarībai no tās frekvences. Bet kāda ir to centru būtība, uz kuriem ir izkliedēti gaismas viļņi? Sākotnēji tika uzskatīts, ka šādu centru lomu spēlē sīki putekļu plankumi un ūdens lāses, taču tas neizskaidro debesu brīnišķīgo zilo krāsu augstu kalnu apgabalos, kur gaiss ir ļoti tīrs un sauss.

Gaisa svārstības

1899. gadā Rayleigh izvirzīja hipotēzi, saskaņā ar kuru centri, kas izkliedē gaismu, ir pašas gaisa molekulas. Divdesmitā gadsimta pirmajā pusē, pateicoties M. Smoluhovska, A. Einšteina un L. I. Mandelštama darbiem, tika noskaidrots, ka patiesībā gaismas izkliede notiek nevis pašās gaisa molekulās, bet gan nedaudz neparastos objektos, kas rodas kā molekulu termiskās kustības haotiskas kustības rezultāts, - uz gaisa blīvuma svārstībām, t.i., nejauši notiekošiem mikroskopiskiem kondensātiem un gaisa retumiem. Mēs redzam, ka dažas šūnas ir gandrīz tukšas, un dažas ir samērā blīvi apdzīvotas ar molekulām. Tas ir gaisa molekulu haotiskās termiskās kustības sekas. Tā rezultātā atmosfēras gaisa blīvums nejauši mainīsies (svārstās) no vienas šūnas uz otru. Skaidrs, ka citā laika momentā citas šūnas būs vairāk vai mazāk apdzīvotas, taču gaisa blīvums vienalga mainīsies nejauši. Gaisa blīvuma svārstību jēdzienu var izskaidrot citā veidā. Koncentrēsim savu uzmanību nevis uz kādu konkrētu laika momentu, bet uz kādu patvaļīgi izvēlētu telpas šūnu. Laika gaitā šūnā esošo molekulu skaits svārstīsies, un tiek ņemti vērā vairāki dažādi laiki. Vienkārši sakot, gaisa blīvums noteiktā punktā laika gaitā nejauši mainīsies. Šīs vietējās gaisa blīvuma neviendabības ir izkliedes centri, kas nosaka dienas debesu zilo krāsu un rietošās saules sarkano krāsu. Smalku putekļu un ūdens pilienu klātbūtne gaisā izraisa papildu izkliedi un zināmā mērā ietekmē debesu un saulrieta krāsu. Tomēr galvenais iemesls ir gaismas izkliede ar gaisa blīvuma svārstībām. Šo svārstību raksturs lielā mērā ir atkarīgs no atmosfēras stāvokļa: dažādu gaisa slāņu temperatūras, vēja rakstura un stipruma. Tāpēc mierīgā, skaidrā laikā saulriets ir zeltains, bet vējainā laikā tas ir violets.

Zaļais stars

Apbrīnojams skats – zaļš stars. Dažas sekundes mirgo spilgti zaļa gaisma, kad gandrīz viss saules disks ir pazudis aiz horizonta. To var redzēt tādos vakaros, kad Saule spīd spoži līdz pat saulrietam un gandrīz nemaina krāsu. Ir svarīgi, lai horizontam būtu skaidra līnija bez nelīdzenumiem: meži, ēkas utt. Šos apstākļus visvieglāk sasniegt jūrā.

Zaļā stara izskatu var izskaidrot, ņemot vērā refrakcijas indeksa izmaiņas ar gaismas frekvenci. Parasti refrakcijas indekss palielinās, palielinoties biežumam. Augstākas frekvences stari tiek lauzti spēcīgāk. Tas nozīmē, ka zili zaļie stari, salīdzinot ar sarkanajiem stariem, tiek pakļauti spēcīgākai refrakcijai

Pieņemsim, ka atmosfērā notiek gaismas laušana, bet nav gaismas izkliedes. Šajā gadījumā Saules diska augšējā un apakšējā mala pie horizonta līnijas būtu jānokrāso varavīksnes krāsās. Vienkāršības labad ļaujiet saules gaismas spektrā būt tikai divām krāsām - zaļai un sarkanai; “Balto” saules disku šajā gadījumā var uzskatīt par zaļu un sarkanu disku, kas novietoti viens uz otru. Gaismas laušana atmosfērā paceļ zaļo disku virs horizonta lielākā mērā nekā sarkano. Saules diska augšējā mala būtu zaļa un apakšējā mala sarkana; diska centrālajā daļā būtu novērojams krāsu sajaukums, t.i., tiktu novērota balta krāsa.

Patiesībā nevar ignorēt gaismas izkliedi atmosfērā. Kā mēs jau zinām, tas noved pie tā, ka stari ar augstāku frekvenci tiek efektīvāk izvadīti no gaismas stara, kas nāk no saules. Tātad mēs neredzēsim zaļo apmali diska augšpusē, un viss disks izskatīsies sarkanīgs, nevis balts. Ja tomēr gandrīz viss Saules disks ir izgājis aiz horizonta, palikusi tikai tā pati augšējā mala, un laiks ir skaidrs un mierīgs, gaiss ir tīrs (tātad gaismas izkliede ir minimāla), tad šajā gadījumā var redzēt spilgti zaļa saules mala kopā ar spilgtu, zaļu staru izkliedi. Un tomēr mēs redzēsim zaļo, jo atmosfērā ir izkliedējusies zilā krāsa.

"Akls» josla

Vēl viena pārsteidzoša parādība: dažreiz šķiet, ka Saule noriet nevis aiz skaidri redzamas horizonta līnijas, bet gan aiz kādas neredzamas līnijas, kas atrodas virs horizonta. Interesanti, ka šī parādība tiek novērota, ja nav mākoņainības. Ātri uzkāpjot kalna galā, var vērot vēl dīvaināku ainu: tagad saule riet aiz apvāršņa, bet tajā pašā laikā šķiet, ka saules disku nogriež horizontāla akla josla. Saule pamazām grimst arvien zemāk, un žalūzijas joslas stāvoklis attiecībā pret horizontu paliek nemainīgs.

Saulrieta raksts tiek novērots, ja gaiss pie zemes virsmas ir diezgan auksts, un virs tā ir relatīvi silta gaisa slānis. Šajā gadījumā gaisa laušanas koeficients mainās ar augstumu a) Pāreja no apakšējā aukstā gaisa slāņa uz silto slāni virs tā var izraisīt diezgan strauju refrakcijas indeksa samazināšanos. Vienkāršības labad mēs pieņemam, ka šis kritums notiek pēkšņi, tāpēc starp auksto un silto slāni ir skaidri noteikta saskarne, kas atrodas noteiktā augstumā h0 virs zemes virsmas. Minētais lēciens b) kur nx apzīmē gaisa laušanas koeficientu aukstajā slānī, bet nt - siltajā slānī netālu no robežas ar auksto.

Refrakcija

Saullēkta un saulrieta laiks jebkurā zemeslodes vietā jebkurā gada dienā tiek aprēķināts diezgan precīzi, izmantojot astronomiskas formulas. Bet patiesībā aprēķinātais saullēkta un saulrieta laiks un faktiskais laiks ne vienmēr sakrīt. Fakts ir tāds, ka atmosfēra, kas ieskauj Zemi, veic savus “regulējumus”.

Gaisa blīvums strauji samazinās līdz ar augstumu. Līdz ar blīvumu atmosfērā mainās arī elektromagnētisko viļņu refrakcijas koeficients un izplatīšanās ātrums.

Refrakcija sauc par elektromagnētisko viļņu laušanu atmosfērā gaisa blīvuma neviendabīguma dēļ gan horizontālā, gan īpaši spēcīgi vertikālā virzienā. Elektromagnētisko viļņu trajektorijas atmosfērā ir sarežģītas līknes.

Tiešas saules gaismas laušanas sekas ir dienas garuma palielināšanās. Saulei rietot, kad tās disks jau ir noslīdējis zem horizonta, refrakcija to paceļ, un diena joprojām turpinās. Līdzīgi saullēktā: Saule vēl atrodas zem horizonta, bet refrakcijas dēļ mēs to jau redzam, tas ir, diena sākas pirms īstā saullēkta.

Dienas garuma palielināšanās ir atkarīga no vietas platuma un Saules deklinācijas konkrētajā dienā. Vidējos platuma grādos refrakcijas dēļ diena parasti palielinās ne vairāk kā par 8 - 12 minūtēm. Ja virzāmies pa zemes virsmu uz poliem, dienas pagarināšanās kļūst arvien nozīmīgāka. Zemeslodes polos, kur polārajai dienai un polārajai naktij vajadzētu ilgt tieši sešus mēnešus, izrādās, ka polārā diena ir par 14 dienām garāka par polāro nakti.

Halo

Kad Saule vai Mēness spīd cauri plāniem cirrostratus mākoņiem, kas veidoti no ledus kristāliem, debesīs bieži parādās gaismas parādības, ko sauc par halo. Halo parādības ir ļoti dažādas.

Brīžos tuvu saulrietam vai saullēktam gaismas stabi parādās virs Saules un dažreiz arī zem tās.

Oreola biežumu nosaka cirrostratus mākoņu sastopamības biežums. Bieži vien debesīs vienlaikus tiek novērotas vairākas halo formas. Sarežģīts dažādu oreolu komplekss tika novērots Sanktpēterburgā 1794. gada 18. jūlijā. Debesīs vienlaikus tika novēroti 12 dažādi apļi un loki, no kuriem 9 bija krāsaini. Ir aprakstīti arī citi sarežģīti halo, kas novēroti dažādās vietās visā pasaulē.

Vairāku saulīšu parādīšanās debesīs vienlaikus, gaiši krusti, slīpi loki, kas it īpaši rītausmā šķita kā “asiņaini zobeni”, agrākos laikos izraisīja cilvēkos bailes, raisīja māņticību un tika uztverta kā “asiņaini zobeni”. lielu bēdu vēstnesis - karš, bads.

Ledus kristāli mākoņos

Kā rodas oreoli? Visas halo formas ir Saules vai Mēness staru refrakcijas rezultāts mākoņa ledus kristālos vai to atstarojums no sešstūra kolonnu vai plākšņu formas kristālu sānu virsmām vai pamatnēm. Stingri sakot, uz kristāliem notiek saules vai Mēness staru difrakcija.

Halo Antarktīdā

Visbiežāk dažādi halo parādās iekšzemes stacijās, kas atrodas uz Antarktīdas ledus kupola un tās nogāzē 2700 - 3500 m augstumā virs jūras līmeņa.

Ja nav blīvu sniega mākoņu, uzspīdot Saulei, parādās neparasti spilgti krāsaini un balti oreoli. Bieži vien ir redzamas tikai halo apļu apakšējās puses.

Halos Antarktīdā bieži novērojamas visas dienas garumā, mainās tikai to forma un krāsu spilgtums.

Vēl viena interesanta gaismas parādība, kas ir novērota tikai Antarktikas kontinenta dziļumos, ir varavīksne jeb krāsains, dreifējošs sniegs. To novēro tikai tad, kad Saule ir zemu, un, lai to labāk redzētu, ir jāapguļas uz sniega un jāskatās uz Sauli. Sniega sanesumi, ko ātri virza vējš, savā ceļā sastopoties ar sniega sastrukiem, uzlido augšup, veidojot mazas un lielas daudzkrāsainas strūklakas, kas mirgo visās varavīksnes krāsās.

Krāsains dreifējošs sniegs rodas saules gaismas laušanas rezultātā dobajos ledus kristālos, kas veido slīdošo sniegu, un kristālos, kas nosēžas no mākoņiem. Krāsainā slīdošā sniega izcelsme ir līdzīga gaismas “spēlei” kristāla lustrās, kulonos un dimanta rotaslietās.

Mirāžas

Vārdam mirāža ir franču izcelsme, un tam ir divas nozīmes: “atspulgs” un “maldinoša redze”. Abas šī vārda nozīmes labi atspoguļo fenomena būtību. Mirāža ir objekta attēls, kas patiesībā pastāv uz Zemes, bieži palielināts un stipri izkropļots. Mirāžu var skicēt, fotografēt, filmēt, kas ir darīts daudzkārt. Ir vairāki mirāžu veidi atkarībā no attēla atrašanās vietas attiecībā pret objektu. Mirāžas ir: augšējā, apakšējā, sānu un kompleksā. refrakcija saules svārstības snigšana

Visbiežāk novērotās augšējās un apakšējās mirāžas notiek ar neparastu blīvuma sadalījumu augstumā, kad noteiktā augstumā vai netālu no pašas Zemes virsmas ir relatīvi plāns ļoti silta gaisa slānis, kurā no zemes objektiem nākošie stari piedzīvo pilnīgu. iekšējā refleksija.

Augšējās mirāžas

Augstākās mirāžās attēls atrodas virs objekta. Šādas mirāžas rodas, kad gaisa blīvums un refrakcijas indekss strauji samazinās līdz ar augstumu.

Virs aukstām jūrām vai virs atdzesētām zemes virsmām bieži tiek novērota horizonta paplašināšanās. Šķiet, ka zeme nedaudz iztaisnojas, un ļoti tālu objekti paceļas no horizonta un kļūst redzami.

"Spokains"hēst

Acīmredzot augšējo mirāžu skaitā būtu jāiekļauj vismaz daļa no tā sauktajām spoku zemēm, kuras gadu desmitiem tika meklētas Arktikā un nekad netika atrastas. Tās ir Andrejeva, Žila, Oskara, Saņņikova un citu zemes. Īpaši ilgi viņi meklēja Saņņikova zemi.

1811. gadā Saņņikovs ar suņiem devās pāri ledum uz Jaunsibīrijas salu grupu un no Kotelnijas salas ziemeļu gala ieraudzīja okeānā nezināmu salu. Viņš nevarēja to sasniegt – ceļā bija milzīgas ledus bedres. Saņņikovs ziņoja cara valdībai par jaunas salas atklāšanu. 1886. gada augustā E.V Tols savas ekspedīcijas laikā uz Jaunās Sibīrijas salām redzēja arī Saņņikova salu.

Tols 16 gadus no savas dzīves veltīja Saņņikova zemes meklējumiem. Viņš organizēja un vadīja trīs ekspedīcijas uz Jaunās Sibīrijas salu apgabalu. Pēdējās ekspedīcijas laikā ar šoneri "Zarya" Toljas ekspedīcija gāja bojā, neatrodot Saņņikova zemi. Neviens vairs neredzēja Saņņikova zemi. Varbūt tā bija mirāža, kas noteiktos gada laikos parādās vienā un tajā pašā vietā. Gan Saņņikovs, gan Tols redzēja mirāžu no vienas un tās pašas salas, kas atrodas šajā virzienā, tikai daudz tālāk okeānā.

Angļu polārpētnieks Roberts Skots 1902. gadā ierosināja, ka tālāk aiz horizonta ir kalnu grēda. Patiešām, kalnu grēdu vēlāk atklāja norvēģu polārpētnieks Roalds Amundsens un tieši tur, kur Skots to bija gaidījis.

"Lidojošais holandietis"

Flying Dutchman ir neparasti liela izmēra spokains buru kuģis, uz kura nav redzama apkalpe. Tas pēkšņi parādījās, klusi gāja, nereaģējot uz signāliem, un tikpat pēkšņi pazuda. Tikšanās ar Lidojošo holandieti tika uzskatīta par liktenīgu, bija jāgaida vētra vai cita nelaime.

Tā, bez šaubām, bija izcila mirāža, tas ir, kāda parasta buru kuģa attēls, kas mierīgi kuģoja kaut kur tālu aiz horizonta, un tā palielinātais un izkropļotais attēls augstākās mirāžas formā pacēlās gaisā. , un tika sajaukts ar “Lidojošo holandieti”. Mirage, protams, nereaģēja uz signāliem no citiem kuģiem. Tagad “Lidojošais holandietis” burukuģa formā ir pazudis no jūrām un okeāniem, jo ​​buru kuģi ir kļuvuši reti. Diezgan bieži var redzēt mirāžas ar kuģiem, kas kuģo aiz redzamā horizonta.

Inferior Mirages

Zemākas mirāžas rodas, ja temperatūra ļoti strauji pazeminās līdz ar augstumu. Mirāža tiek saukta par inferior mirage, jo objekta attēls ir novietots zem objekta. Apakšējās mirāžās šķiet, ka zem objekta ir ūdens virsma, un tajā atspīd visi objekti.

Atspīdums plānā gaisa slānī, kas uzkarsēts no zemes virsmas, ir pilnīgi līdzīgs atspīdumam ūdenī. Tikai gaiss pats spēlē spoguļa lomu. Gaisa stāvoklis, kurā notiek sliktākas mirāžas, ir ārkārtīgi nestabils. Galu galā zemāk, netālu no zemes, atrodas ļoti sakarsēts un līdz ar to vieglāks gaiss, un virs tā atrodas aukstāks un smagāks gaiss. Karstā gaisa strūklas, kas paceļas no zemes, iekļūst aukstā gaisa slāņos. Sakarā ar to mūsu acu priekšā mainās mirāža, šķiet, ka “ūdens” virsma ir satraukta. Pietiek ar nelielu vēja brāzmu vai grūdienu un notiks sabrukums, tas ir, gaisa slāņi apgāzīsies. Smags gaiss metīsies lejup, iznīcinot gaisa spoguli, un mirāža pazudīs.

Labvēlīgi apstākļi zemāko mirāžu rašanās ir viendabīga, plakana Zemes pamatnes virsma, kas sastopama stepēs un tuksnešos, un saulains, bezvēja laiks.

Šķietamā ūdens vai ezera virsma, kas redzama mirāžā, patiesībā ir debesu atspulgs. Debesu daļas atspīd gaisa spogulī un rada pilnīgu ilūziju par spīdīgu ūdens virsmu. Šādas mirāžas ir redzamas vasarā, saulainās dienās virs asfaltētiem ceļiem vai līdzenas smilšu pludmales.

Sānu mirāžas

Sānu mirāžas var rasties, ja atmosfērā vienāda blīvuma gaisa slāņi atrodas slīpi vai pat vertikāli. Šādi apstākļi rodas vasarā, no rīta īsi pēc saullēkta, akmeņainajos jūras vai ezera krastos, kad krastu jau apgaismo Saule, un ūdens virsma un gaiss virs tās vēl ir auksti. Sānu mirāža var parādīties pie saules apsildāmās mājas akmens sienas un pat uz apsildāmas krāsns sāniem.

Fata Morgana

Sarežģīti mirāžas veidi jeb Fata Morgana rodas, ja vienlaicīgi ir apstākļi gan augšējai, gan apakšējai mirāžai. Gaisa blīvums vispirms palielinās līdz ar augstumu un tad arī strauji samazinās. Ar šādu gaisa blīvuma sadalījumu atmosfēras stāvoklis ir ļoti nestabils un pakļauts pēkšņām izmaiņām. Tāpēc mirāžas izskats mainās mūsu acu priekšā. Visparastākās klintis un mājas atkārtotu izkropļojumu un palielinājuma dēļ mūsu acu priekšā pārvēršas par brīnišķīgām pasakas Morganas pilīm.

Varavīksne

Bieži novērotā varavīksne ir krāsu loks, kas redzams pret lietus lietus priekškaru vai krītoša lietus svītrām, kas bieži nesasniedz zemes virsmu. Varavīksne ir redzama debesu virzienā pretī Saulei un vienmēr, kad Sauli neaizsedz mākoņi. Šādi apstākļi visbiežāk tiek radīti vasaras nokrišņu laikā.

Lielākā daļa cilvēku, kas daudzkārt ir novērojuši varavīksni, neredz vai, drīzāk, nepamana papildu lokus smalkāko krāsaino arku veidā pirmās varavīksnes iekšpusē un ārpus tās. Šīs krāsu lokas ir nepareizi sauktas par papildinošām - patiesībā tās ir tikpat vienkāršas kā pirmā un otrā varavīksne. Šie loki neveido veselu pusloku vai lielu loku un ir redzami tikai pašās varavīksnes augšdaļās. Tieši šajos lokos, nevis galvenajos, koncentrējas lielākā tīro krāsu toņu bagātība.

Visas varavīksnes ir saules gaisma, kas sadalīta sastāvdaļās un pārvietota pa debesīm tādā veidā, ka šķiet, ka tā nāk no debesu daļas, kas ir pretēja Saules atrašanās vietai.

Viss varavīksnes izskats - loku platums, atsevišķu krāsu toņu klātbūtne, atrašanās vieta un spilgtums, papildu loku novietojums ir ļoti atkarīgs no lietus lāses lieluma.

Pēc varavīksnes izskata jūs varat aptuveni novērtēt lietus pilienu lielumu, kas veidoja šo varavīksni. Kopumā, jo lielākas ir lietus lāses, jo šaurāka un spilgtāka ir varavīksne, ko īpaši raksturo bagātīgas sarkanas krāsas klātbūtne galvenajā varavīksnē. Daudzām papildu lokām ir arī spilgtas krāsas un tās atrodas tieši blakus galvenajām varavīksnēm bez atstarpēm. Jo mazāki pilieni, jo platāka un vājāka kļūst varavīksne ar oranžu vai dzeltenu malu. No Zemes virsmas mēs varam novērot varavīksni labākajā gadījumā pusloka formā, kad Saule atrodas pie horizonta. No lidmašīnas var redzēt varavīksni vesela apļa formā.

Miglainā varavīksne

Dabā sastopamas baltas varavīksnes. Tie parādās, kad saule apgaismo vāju miglu, kas sastāv no pilieniem, kuru rādiuss ir 0,025 mm vai mazāks. Tos sauc par miglainām varavīksnēm. Papildus galvenajai varavīksnei izcili balta loka formā ar tikko pamanāmu dzeltenīgu malu, dažreiz tiek novēroti krāsaini papildu loki: ļoti vāja zila vai zaļa loka un pēc tam bālgans sarkans. Līdzīga veida balta varavīksne ir redzama, kad prožektors aiz jums izgaismo intensīvu dūmaku vai vieglu miglu jūsu priekšā. Pat ielu lampa var radīt, kaut arī ļoti vāju, baltu varavīksni, kas ir redzama uz tumšā nakts debesu fona.

Mēness varavīksne

Līdzīgi kā saules, var parādīties arī Mēness varavīksnes. Tie ir vājāki un parādās pilnmēness laikā. Mēness varavīksnes ir retāka parādība nekā saules varavīksnes. To rašanās gadījumā ir nepieciešama divu apstākļu kombinācija: pilnmēness, ko nesedz mākoņi, un stiprs lietus. Mēness lokus var novērot jebkurā vietā uz zemes, kur ir izpildīti divi iepriekš minētie nosacījumi.

Dienas saules varavīksnes, pat tās, kuras veido mazākās lietus vai miglas lāses, ir diezgan bālganas un gaišas, un tomēr to ārējā mala ir vismaz vāji oranžā vai dzeltenā krāsā. Mēness staru veidotās varavīksnes nepavisam neatbilst savam nosaukumam, jo ​​tās nav zaigojošas un izskatās kā gaišas, pilnīgi baltas lokas.

Sarkanās krāsas trūkums Mēness lokos pat ar lielām stipra lietus pilieniem ir izskaidrojams ar zemo apgaismojuma līmeni naktī, pie kura pilnībā tiek zaudēta acs jutība pret sarkanajiem stariem. Atlikušie varavīksnes krāsainie stari arī zaudē lielu daļu no krāsu toņa, jo cilvēka nakts redzamībā trūkst krāsu.

Auroras

Aurora borealis ir gaismas uzplaiksnījumi spilgtas krāsas svītru veidā. Polārblāzmas rodas, kad no kosmosa lidojošie elektroni un protoni saduras ar atomiem un molekulām atmosfēras augšējos slāņos. Sadursmes rezultātā izdalās gaisma – dažreiz balta, bet biežāk zaļa un sarkana. Pēc saules uzliesmojuma polārblāzmas vienmēr ir spožākas, un tās var novērot platuma grādos, kas ir tuvāk ekvatoram.

Senie romieši rītausmas dievieti sauca par Auroru. Viņi arī saistīja polārblāzmas, kas reizēm novērotas vidējos platuma grādos, ar viņas vārdu. Galu galā, tāpat kā rīta ausma, šīs gaismas bija krāsotas rozā un sarkanā krāsā. Ar romiešu vieglo roku terminu “blāzmas” vēlāk sāka attiecināt uz polārblāzmas. Šobrīd šis termins ir nostiprinājies zinātniskajā literatūrā; visas parādības, kas saistītas ar polārblāzmu, tagad parasti sauc auroras parādības.

Polārblāzmu veidi

Polārās gaismas vienmēr ir neparasti majestātisks skats. Polārās gaismas ir ļoti dažādas. Bet ar visu daudzveidību var atšķirt vairākas īpašas formas. Parasti ir četras galvenās formas.

Vienkāršākā forma ir viendabīgs loka (vienota svītra). Tam ir diezgan vienmērīgs mirdzums, kas ir spilgtāks loka apakšā un pakāpeniski izzūd augšpusē. Loka parasti stiepjas pāri visām debesīm austrumu-rietumu virzienā; tā garums sasniedz tūkstošiem kilometru, savukārt biezums ir tikai daži kilometri. Gaismas joslas garums vertikālā virzienā tiek mērīts simtos kilometru; joslas apakšējā mala, kā likums, atrodas 100-150 km augstumā. Vienveidīgie loki (svītras) ir bālganzaļi, kā arī sarkanīgi vai violeti.

Nākamā polārblāzmas forma - stariem . Debesīs ir redzamas šauras vertikālas gaismas līnijas, kas cieši sarindotas viena pēc otras, it kā uz augšu spīd daudzi jaudīgi prožektori, kas novietoti rindā. Novērotājam, kurš skatās uz polārblāzmu nevis no sāniem, bet tieši no apakšas, stari, šķiet, saplūst augstumos (perspektīvais efekts). Sākot no aptuveni 100 km augstuma, stari stiepjas augšup simtiem un pat tūkstošiem kilometru. Kopā tie veido mirdzošu joslu. Tas parasti ir zaļganā krāsā; zem svītras bieži ir sārti oranža apmale.

Īpaši iespaidīgi ir spīdumi, kuriem ir forma lentes , kas var veidot krokas vai savērpties savdabīgās spirālēs. Milzu aizkari karājas augstu debesīs, tie šūpojas, viļņojas, maina formu un spilgtumu. Šo aizkaru biezums ir aptuveni kilometrs; augstumā tie svārstās no aptuveni 100 līdz 400 km. Lentīšu krāsa galvenokārt ir zaļgani zila, ar pāreju uz sārtiem un sarkaniem toņiem apakšējā daļā.

Visbeidzot, jāatzīmē polārblāzmas, kurām ir neskaidra forma plankumi , līdzīgi milzu mirdzošiem mākoņiem; tos sauc par difūziem plankumiem. Šāda veida atsevišķas vietas platība ir aptuveni 100 km². Parasti plankumi ir bālganā vai sarkanīgā krāsā. Tie veidojas aptuveni 100 km augstumā, kā arī 400...500 km augstumā. Vienlaikus var rasties dažādas polārblāzmas formas, kas pārklājas viena ar otru.

Stari, lentes, plankumi nemaz nav nekustīgi: tie kustas un tajā pašā laikā laika gaitā mainās to mirdzuma intensitāte. Siju un lentu kustības ātrums var sasniegt desmitiem kilometru sekundē. Nakts laikā var novērot dažu polārblāzmu formu pakāpenisku pārtapšanu citās. Piemēram, vienmērīga loka var pēkšņi saplīst staros vai pārvērsties lentes krokās, un pēdējie pēc tam var sadalīties mākoņiem līdzīgos plankumos.

Ietekmepolāraisspožums

Savulaik polārblāzmu parādīšanās bija saistīta ar traģiskām parādībām dabā un sabiedrībā. Vai šo māņticību pamatā ir tikai bailes no neizprotamām, iespaidīgām dabas parādībām? Tagad ir labi zināms, ka saules ritmi ar dažādiem periodiem (27 dienas, 11 gadi utt.) ietekmē dažādus dzīves aspektus uz Zemes. Saules un magnētiskās vētras (un ar tām saistītās polārblāzmas) var izraisīt dažādu slimību, tostarp cilvēka sirds un asinsvadu sistēmas slimību, pieaugumu. Saules cikli ir saistīti ar klimata izmaiņām uz Zemes, sausuma un plūdu iestāšanos, zemestrīcēm utt. Tas viss liek vēlreiz nopietni aizdomāties par polārblāzmu saistību ar zemes kataklizmām un nelaimēm. Varbūt vecie priekšstati par šādu savienojumu nav tik stulbi?

Auroras signalizē par Kosmosa ietekmes vietu un laiku uz zemes procesiem. Lādētu daļiņu iekļūšana, kas tās izraisa, ietekmē daudzus mūsu dzīves aspektus. Mainās ozona saturs un jonosfēras elektriskais potenciāls, un jonosfēras plazmas sasilšana izraisa viļņus atmosfērā. Tas viss ietekmē laikapstākļus. Papildu jonizācijas dēļ jonosfērā sāk plūst ievērojamas elektriskās strāvas, kuru magnētiskie lauki deformē Zemes magnētisko lauku, kas tieši ietekmē daudzu cilvēku veselību. Tādējādi Kosmoss caur polārblāzmu un ar tiem saistītiem procesiem ietekmē dabu mums apkārt un tās iemītniekiem.

Secinājums

Esejas rakstīšana bija izklaidējoša un interesanta: es ne tikai pasniedzu informāciju, bet arī ar interesi uzzināju interesantas lietas.

Pēc esejas rakstīšanas es uzzināju par dažām parādībām, kuras nekad nebiju redzējis. Tagad biežāk vērošu debesis: ļoti gribu redzēt kādas parādības, kurām jau zinu skaidrojumu. Īpaši interesēja tādas lietas kā zaļais stars, “aklā” svītra un mirāžas. Un dažas parādības man vairs nav nesaprotamas: galu galā visam ir izskaidrojums no fiziskā viedokļa, vienkārši viss vēl nav izpētīts.

Uzzināju, kāpēc debesis ir zilas, kā un kur atmosfērā tiek izkliedēta gaisma, kas ir svārstības, kā veidojas varavīksne un daudz ko citu. Bet dabā joprojām ir daudz noslēpumu, ne mazāk interesantu.

Bibliogrāfija

1. Tarasovs "Fizika dabā"

2. Ian Nicholson tulkojis V. N. Mihailovs Enciklopēdija "Visums"

Ievietots vietnē Allbest.ru

Līdzīgi dokumenti

Elektromagnētisko viļņu mijiedarbība ar vielu. Gaismas atstarošana un laušana ar dielektriķiem. Huygens-Fresnel princips. Gaismas laušana. Sekundāro viļņu amplitūdu grafiskā pievienošana. Plakanā gaismas viļņa un sfēriskā gaismas viļņa difrakcija.

abstrakts, pievienots 25.11.2008


Optikas definīcija. Gaismas kvantu īpašības un ar to saistītās difrakcijas parādības. Gaismas enerģijas izplatīšanās likumi. Klasiskie starojuma likumi, gaismas viļņu izplatīšanās un mijiedarbība ar vielu. Refrakcijas un absorbcijas parādības.

prezentācija, pievienota 02.10.2014


Radio diapazona elektromagnētisko viļņu izplatīšanās procesu izpēte atmosfērā, kosmosā un Zemes biezumā. Radioviļņu, kosmosa, pazemes un zemūdens radiosakaru laušana. Hektometru (vidējo) viļņu izplatīšanās iezīmes.

prezentācija, pievienota 15.12.2011


Elektrodinamiskās parādības klimata modeļos: elektriskie lādiņi un elektrostatiskais lauks, to rašanās un pārdales mehānismi konvektīvā mākonī. Zibensizlādes rašanās kā slāpekļa oksīdu avots atmosfērā un ugunsbīstamība.

kursa darbs, pievienots 08.07.2013


Mirāža ir optiska parādība atmosfērā: gaismas atstarošana robežās starp gaisa slāņiem, kuru blīvums ir krasi atšķirīgs. Mirāžu iedalījums apakšējā, redzamā zem objekta, augšējā un sānu daļā. Fata Morgana rašanās un apraksts (izkropļots attēls).

prezentācija, pievienota 09.26.2011


Zemes atmosfēra kā optiskā sistēma. Zinātnes, kas pēta gaismas parādības atmosfērā. Debesu krāsa, parhēlijs (viltus saules). Gaismas (saules) stabs. Gandrīz horizontāla loka vai ugunīga varavīksne. Izkliedēts nakts debesu spīdums.

prezentācija, pievienota 15.06.2014


Gaismas viļņu garumi. Gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums. Relatīvie refrakcijas rādītāji. Pilnīgas iekšējās atstarošanas parādība gaismas vadu konstruēšanai. Enerģijas plūsmas blīvuma vektors. Monohromatiskā viļņa fāzes un grupas ātrumi.

abstrakts, pievienots 20.03.2014


Kas ir optika? Tās veidi un nozīme mūsdienu fizikas attīstībā. Parādības, kas saistītas ar gaismas atstarošanos. Atstarošanas koeficienta atkarība no gaismas krišanas leņķa. Drošības brilles. Parādības, kas saistītas ar gaismas laušanu. Varavīksne, mirāža, polārblāzma.

abstrakts, pievienots 01.06.2010


Objektu īpašības un metodes elektronu blīvuma mērīšanai ar elastīgo izkliedi. Eksperimentālās metodes Komptona izkliedes pētīšanai. Atomu izkliedes koeficients, radiālā elektronu blīvuma sadalījums litijā pa Komptona profiliem.

diplomdarbs, pievienots 06.06.2011


Skaņas viļņu izplatīšanās atmosfērā. Skaņas ātruma atkarība no temperatūras un mitruma. Skaņas viļņu uztvere ar cilvēka ausi, frekvence un skaņas intensitāte. Vēja ietekme uz skaņas ātrumu. Infraskaņu iezīme ir skaņas vājināšanās atmosfērā.

putnu parādības dabā.

Parādības, kas saistītas ar gaismas atstarošanos. Objekts un tā atspulgs.

Tas, ka ūdenī atspoguļotā ainava neatšķiras no īstās, bet ir tikai apgriezta otrādi, ir tālu no patiesības. Ja cilvēks vēlu vakarā skatās, kā ūdenī atspīd lampas vai kā atspīd krasts, kas nolaižas uz ūdeni, tad atspulgs viņam šķitīs saīsināts un pilnībā “pazudīs”, ja novērotājs atrodas augstu virs ūdens virsmas. ūdens. Tāpat nekad nevar redzēt akmens virsotnes atspulgu, kura daļa ir iegremdēta ūdenī.

Ainava novērotājam šķiet tā, it kā to skatītu no punkta, kas atrodas tik zem ūdens virsmas, cik novērotāja acs atrodas virs ūdens virsmas. Atšķirība starp ainavu un tās attēlu samazinās, acij tuvojoties ūdens virsmai, kā arī objektam attālinoties.

Varavīksne.

Varavīksne ir skaista debesu parādība, kas vienmēr ir piesaistījusi cilvēku uzmanību.

Varavīksnes teoriju 1637. gadā pirmo reizi ierosināja Renē Dekarts. Viņš skaidroja varavīksnes kā parādību, kas saistīta ar gaismas atstarošanu un laušanu lietus lāsēs.

Varavīksne tiek novērota virzienā, kas ir pretējs Saulei, uz lietus mākoņu vai lietus fona. Daudzkrāsains loks parasti atrodas 1-2 km attālumā no novērotāja, un dažreiz to var novērot 2-3 m attālumā uz ūdens pilienu fona, ko veido strūklakas vai ūdens strūklas.

Varavīksnei ir septiņas pamatkrāsas, kas vienmērīgi pāriet no vienas uz otru. Loka veids, krāsu spilgtums un svītru platums ir atkarīgs no ūdens pilienu izmēra un to skaita. Lieli pilieni veido šaurāku varavīksni, ar krasi izteiktām krāsām, mazie pilieni rada izplūdušu, izbalējušu un vienmērīgu baltu loku. Tāpēc vasarā pēc pērkona negaisa, kura laikā nokrīt lielas lāses, ir redzama koša šaura varavīksne.

Visbiežāk mēs redzam vienu varavīksni. Bieži ir gadījumi, kad debesīs vienlaikus parādās divas varavīksnes svītras, kas atrodas viena pēc otras; Viņi arī novēro vēl lielāku skaitu debess loku – trīs, četrus un pat piecus vienlaikus.

Polārās gaismas.

Viena no skaistākajām dabas optiskajām parādībām ir polārblāzma. Vairumā gadījumu polārblāzmai ir zaļa vai zili zaļa nokrāsa ar neregulāriem plankumiem vai rozā vai sarkana apmale. Polārblāzmas tiek novērotas divās galvenajās formās - lentīšu un plankumu veidā.

Pamatojoties uz polārblāzmas spilgtumu, tās iedala četrās klasēs, kas viena no otras atšķiras ar lielumu. 1. klasē ietilpst polārblāzmas, kas ir tikko pamanāmas un aptuveni vienādas ar spilgtumu Piena Ceļam, savukārt 4. klases polārblāzmas izgaismo Zemi tikpat spilgti kā pilnmēness.

Gaismas starsģeometriskajā optikā līnija, pa kuru tiek pārnesta gaismas enerģija. Mazāk skaidri, bet skaidrāk maza šķērseniska izmēra gaismas staru var saukt par gaismas staru.

Gaismas stara jēdziens ir ģeometriskās optikas stūrakmens. Šī definīcija nozīmē, ka starojuma enerģijas plūsmas virziens (gaismas stara ceļš) nav atkarīgs no gaismas stara šķērseniskajiem izmēriem. Tā kā gaisma ir viļņu parādība, notiek difrakcija, un rezultātā šaurs gaismas stars nepārvietojas nevienā virzienā, bet tam ir ierobežots leņķiskais sadalījums.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums: Caurspīdīgā, viendabīgā vidē gaisma virzās taisnās līnijās.

Saistībā ar gaismas taisnās izplatīšanās likumu parādījās gaismas stara jēdziens, kam ir ģeometriska nozīme kā līnijai, pa kuru izplatās gaisma. Gaismas stariem ar ierobežotu platumu ir reāla fiziska nozīme. Gaismas staru var uzskatīt par gaismas stara asi. Tā kā gaisma, tāpat kā jebkurš starojums, pārnes enerģiju, mēs varam teikt, ka gaismas stars norāda gaismas stara enerģijas pārneses virzienu. Tāpat gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums ļauj izskaidrot, kā notiek Saules un Mēness aptumsumi (Attēlā redzams Saules aptumsums. Mēness aptumsuma laikā Mēness un Zeme “mainās” vietām).

Viegla dispersija(gaismas sadalīšanās) ir parādība, kas saistīta ar vielas absolūtā laušanas koeficienta atkarību no gaismas viļņa garuma (vai frekvences) (frekvences dispersija) vai, kas ir tāda pati, no gaismas fāzes ātruma atkarības viela uz viļņa garuma (vai frekvences). To eksperimentāli atklāja Ņūtons ap 1672. gadu, lai gan teorētiski diezgan labi izskaidrots daudz vēlāk.

Krāsa- kvalitatīvi subjektīvs elektromagnētiskā starojuma raksturlielums optiskajā diapazonā, kas noteikts, pamatojoties uz fizioloģisko vizuālo sajūtu un atkarībā no vairākiem fiziskiem, fizioloģiskiem un psiholoģiskiem faktoriem.

Krāsas sajūta smadzenēs rodas, ierosinot un inhibējot krāsai jutīgas šūnas - cilvēka vai cita dzīvnieka tīklenes receptorus, konusi. Tiek uzskatīts (lai gan neviens to līdz šim nav pierādījis), ka cilvēkiem un primātiem ir trīs veidu konusi, kas atšķiras pēc spektrālās jutības - parasti “sarkans”, parasti “zaļš” un parasti “zils”. Konusu gaismas jutība ir zema, tāpēc labai krāsu uztverei nepieciešams pietiekams apgaismojums vai spilgtums. Tīklenes centrālās daļas ir bagātākās ar krāsu receptoriem.

Katru krāsu sajūtu cilvēkā var attēlot kā šo trīs krāsu sajūtu summu (tā sauktā “krāsu redzes trīskomponentu teorija”). Ir konstatēts, ka rāpuļiem, putniem un dažām zivīm ir plašāks uztvertā optiskā starojuma diapazons. Viņi uztver tuvu ultravioleto (300-380 nm), zilo, zaļo un sarkano spektra daļas. Kad tiek sasniegts krāsu uztverei nepieciešamais spilgtums, krēslas redzes jutīgākie receptori - stieņi - tiek automātiski izslēgti.

Atspulgs- parādība, kad viļņi (elektromagnētiskie) daļēji vai pilnībā atgriežas, sasniedzot saskarni starp diviem nesējiem (šķēršļiem), vidē, no kuras tie tuvojas šai robežai.

Gaismas atstarošanas likums- nosaka gaismas stara kustības virziena izmaiņas, saskaroties ar atstarojošu (spoguļa) virsmu: krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar normālu pret atstarojošo virsmu krišanas punktā, un šī norma sadala leņķi starp stariem divās vienādās daļās. Plaši izmantotais, bet mazāk precīzais formulējums “atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi” nenorāda precīzu stara atstarošanas virzienu.

Universāls jēdziens fizikā ir gaismas ātrums. c. Tā vērtība vakuumā atspoguļo ne tikai jebkuras frekvences elektromagnētisko svārstību maksimālo izplatīšanās ātrumu, bet arī kopumā maksimālo jebkuras ietekmes uz materiālajiem objektiem izplatīšanās ātrumu. Gaismai izplatoties dažādos medijos, gaismas ātrums v samazinās: v=c/n, Kur n ir vides refrakcijas indekss, kas raksturo tā optiskās īpašības un ir atkarīgs no gaismas frekvences n = n(v).

Refrakcija- elektromagnētiskā starojuma viļņu izplatīšanās virziena maiņa, kas notiek divu šiem viļņiem caurspīdīgu mediju saskarnē vai vides biezumā ar nepārtraukti mainīgām īpašībām.

Gaismas laušana pie divu mediju robežas rada paradoksālu vizuālo efektu: taisni objekti, kas šķērso saskarni blīvākā vidē, šķiet, veido lielāku leņķi ar normālu pret saskarni (tas ir, laužas "augšup"); savukārt stars, kas nonāk blīvākā vidē, tajā izplatās mazākā leņķī pret normālu (tas ir, tas tiek lauzts “uz leju”). Tas pats optiskais efekts rada kļūdas, vizuāli nosakot rezervuāra dziļumu, kas vienmēr šķiet mazāks nekā patiesībā.

Gaismas laušana Zemes atmosfērā noved pie tā, ka mēs novērojam saullēktu nedaudz agrāk un saulrietu nedaudz ilgāk, nekā tas būtu gadījumā, ja nebūtu atmosfēras. Tā paša iemesla dēļ diska tuvumā no Saules izskatās manāmi saplacināts gar vertikāli.

Snela likums Gaismas laušana apraksta gaismas laušanu pie divu mediju robežas. To var izmantot arī, lai aprakstītu dažāda rakstura viļņu, piemēram, skaņas, laušanu.

Gaismas krišanas leņķis uz virsmas ir saistīts ar refrakcijas leņķi ar attiecību

Šeit:
n 1- vides, no kuras gaisma krīt uz saskarnes, refrakcijas indekss;

A 1- gaismas krišanas leņķis - leņķis starp staru kūli, kas krīt uz virsmas, un normālu pret virsmu;

n 2- vides refrakcijas indekss, kurā gaisma nonāk pēc saskarnes;

A 2- gaismas laušanas leņķis - leņķis starp staru, kas iet caur virsmu, un normālu pret virsmu.

Objektīvs- daļa, kas izgatavota no optiski caurspīdīga viendabīga materiāla, ko ierobežo divas pulētas refrakcijas rotācijas virsmas, piemēram, sfēriskas vai plakanas un sfēriskas. Šobrīd arvien vairāk tiek izmantotas “asfēriskās lēcas”, kuru virsmas forma atšķiras no sfēras. Kā lēcu materiāli parasti tiek izmantoti optiskie materiāli, piemēram, stikls, optiskais stikls, optiski caurspīdīga plastmasa un citi materiāli.

Atkarībā no formas izšķir saplūstošās (pozitīvās) un atšķirīgās (negatīvās) lēcas. Kolekcionējamo lēcu grupā parasti ietilpst lēcas, kuru vidus ir biezāks par malām, un atšķirīgo lēcu grupā ietilpst lēcas, kuru malas ir biezākas par vidu. Jāņem vērā, ka tas ir taisnība tikai tad, ja lēcas materiāla refrakcijas koeficients ir lielāks nekā apkārtējās vides. Ja lēcas refrakcijas indekss ir zemāks, situācija būs pretēja. Piemēram, gaisa burbulis ūdenī ir abpusēji izliekta lēca.

Objektīvus parasti raksturo to optiskā jauda (mērīta dioptrijās) vai fokusa attālums.

Ja uz lēcas krīt gaisma no ļoti attāla avota, kura starus var iedomāties kā paralēlā starā, tad izejot no tā stari lūzīs lielā leņķī un punkts F, šo krustošanās punkts. stari, pārvietosies pa optisko asi tuvāk objektīvam. Šādos apstākļos no objektīva izplūstošo staru krustošanās punktu sauc par fokusu F, un attālums no objektīva centra līdz fokusam ir fokusa attālums.

Optiskā jauda- lielums, kas raksturo asimetrisko lēcu un no šādām lēcām izgatavotu centrētu optisko sistēmu refrakcijas spēku. Optisko jaudu mēra collās dioptrijas(SI sistēmā) un ir apgriezti proporcionāls fokusa attālumam:

Plānas lēcas radīto attēlu konstruēšana.

Aplūkosim patvaļīga virziena staru SA, kas krīt uz objektīvu punktā A. Izveidosim tā izplatīšanās līniju pēc refrakcijas lēcā. Lai to izdarītu, mēs izveidojam staru OB paralēli SA un iet caur objektīva optisko centru O. Saskaņā ar lēcas pirmo īpašību stars OB nemainīs virzienu un krustos ar fokusa plakni punktā B. Saskaņā ar lēcas otro īpašību paralēlajam staram SA pēc refrakcijas ir jāšķērso fokusa plakne tajā pašā punktu. Tādējādi, izejot cauri objektīvam, stars SA sekos AB ceļam.

Citas sijas, piemēram, SPQ staru kūli, var konstruēt līdzīgi.

Attālumu SO no objektīva līdz gaismas avotam apzīmēsim ar u, attālumu OD no objektīva līdz staru fokusēšanas punktam ar v un fokusa attālumu OF ar f. Atvasināsim formulu, kas savieno šos lielumus.

Aplūkosim divus līdzīgu trīsstūru pārus: 1) SOA un OFB; 2) DOA un DFB. Pierakstīsim proporcijas

Sadalot pirmo proporciju ar otro, mēs iegūstam

Sadalot abas izteiksmes puses ar v un pārkārtojot terminus, mēs nonākam pie galīgās formulas

Fotometrija. Gaismas intensitāte un apgaismojums.

Fotometrija ir visām lietišķās optikas nozarēm kopīga zinātnes disciplīna, uz kuras pamata tiek veikti radiācijas lauka enerģētisko raksturlielumu kvantitatīvie mērījumi.

Gaismas spēks ir starojuma plūsmas kvantitatīvā vērtība tās izplatīšanās robežas telpiskā leņķa vienībā. Citiem vārdiem sakot, tas ir gaismas daudzums (lūmenos) uz 1 steradiānu.

Telpas leņķis ir jāizvēlas tā, lai tā ierobežoto plūsmu varētu uzskatīt par visviendabīgāko. Tad telpiskā leņķa vienība šajā virzienā no avota satur gaismas intensitāti, kas skaitliski vienāda ar gaismas plūsmu

SI mērvienība: kandela (cd) = lūmenis (lm) / steradiāns (sr)

Apgaismojums- fizikāls lielums, kas skaitliski vienāds ar gaismas plūsmu, kas krīt uz vienības virsmu:

Apgaismojuma SI mērvienība ir lukss (1 lukss = 1 lūmens/kv.m.).

Gaismas plūsma- fizikāls lielums, kas raksturo gaismas enerģijas “daudzumu” attiecīgajā starojuma plūsmā. Citiem vārdiem sakot, šī ir tāda starojuma jauda, ​​kas ir uztverama normālai cilvēka acij (F).

Acs- cilvēku un dzīvnieku maņu orgāns, kam piemīt spēja uztvert elektromagnētisko starojumu gaismas viļņu garuma diapazonā un nodrošina redzes funkciju. 90 procenti informācijas no ārpasaules nāk caur aci.

Tuvredzība ir acs, kurā fokuss, kad acs muskuļi ir mierīgi, atrodas acs iekšpusē. Miopiju var izraisīt lielāks attālums starp tīkleni un lēcu, salīdzinot ar parasto aci. Ja objekts atrodas 25 cm attālumā no tuvredzīgas acs, tad objekta attēls nebūs uz tīklenes, bet tuvāk lēcai, tīklenes priekšā. Lai attēls parādītos uz tīklenes, objekts ir jātuvina acij. Tāpēc tuvredzīgai acī labākās redzes attālums ir mazāks par 25 cm. Tālredzīga acs ir acs, kuras fokuss, kad acs muskulis atrodas miera stāvoklī, atrodas aiz tīklenes. Tālredzību var izraisīt arī tas, ka tīklene, salīdzinot ar parasto aci, atrodas tuvāk lēcai un priekšmeta attēls tiek iegūts aiz šādas acs tīklenes. Ja no acs tiek izņemts kāds priekšmets, attēls nokritīs uz tīklenes, līdz ar to arī šī defekta nosaukums – tālredzība.

Tuvredzība un tālredzība tiek koriģēta, izmantojot lēcas. Briļļu izgudrojums bija liels ieguvums cilvēkiem ar redzes traucējumiem.

Tuvredzīgās acīs attēls tiek iegūts acs iekšpusē tīklenes priekšā. Lai tas pārvietotos uz tīkleni, ir jāsamazina acs refrakcijas sistēmas optiskais spēks. Šim nolūkam tiek izmantots novirzošs objektīvs.

Tālredzīgās acs sistēmas optiskais spēks, gluži pretēji, ir jānostiprina, lai attēls nokristu uz tīklenes. Šim nolūkam tiek izmantota savācējlēca.

Optiskie instrumenti.

Optiskie instrumenti- ierīces, kurās tiek pārveidots (pārraidīts, atstarots, lauzts, polarizēts) starojums no jebkura spektra apgabala (ultravioletais, redzamais, infrasarkanais). Tie var palielināt, samazināt, uzlabot (retos gadījumos pasliktināt) attēla kvalitāti un dot iespēju netieši redzēt vēlamo objektu.

Termins "optiskās ierīces" ir vispārīgāka optisko sistēmu jēdziena īpašs gadījums, kas ietver arī bioloģiskos orgānus, kas spēj pārveidot gaismas viļņus.

Spoting tvērums- optiskā ierīce tālu objektu novērošanai, sastāv no objektīva, kas rada reālu objektu attēlu, un okulāra šī attēla palielināšanai.

Mikroskops- ierīce, kas paredzēta palielinātu attēlu iegūšanai, kā arī ar neapbruņotu aci neredzamu objektu vai konstrukcijas detaļu mērīšanai. Tā ir lēcu kolekcija.

Lupa- optiskā sistēma, kas sastāv no lēcas vai vairākām lēcām, kas paredzēta, lai palielinātu un novērotu mazus objektus, kas atrodas ierobežotā attālumā.

Ja jums patika šī lapa un vēlaties, lai to redzētu arī jūsu draugi, tad zemāk atlasiet sociālā tīkla ikonu, kurā atrodas jūsu lapa, un izsakiet savu viedokli par saturu.

Pateicoties tam, jūsu draugi un nejauši apmeklētāji pievienos jums un manai vietnei vērtējumus

To ir grūti pārvērtēt. No tā ir atkarīga visa cilvēka darbība no sākotnējiem periodiem līdz mūsdienām. Gaismas plūsmām Zemes atmosfēra, kas atrodas pastāvīgā kustībā, ir sava veida optiskā sistēma, kurā pastāvīgi mainās parametri.

Gaismas parādību piemēri atmosfērā

Mūsu planētas gāzes čaulas slāņi sajaucas, mainot to blīvumu un caurspīdīgumu, daļa gaismas tajos atstarojas, izgaismojot zemes virsmu. Atsevišķos gadījumos staru ceļš ir saliekts, radot visbrīnišķīgākās un krāsainākās parādības atmosfērā. Daži no tiem ir ļoti izplatīti, savukārt citi cilvēkiem nav labi zināmi.

Ne visas fiziskās parādības ir pieejamas mūsu acīm. Piemēram, zvaigžņu takas gaismas modeļus var noteikt, tikai izmantojot ilgstošas ​​ekspozīcijas kameru, kas fiksē, kā zvaigznes atstāj unikālas pēdas debesīs, kad zeme griežas ap savu asi. Tāpēc bieži tiek izmantotas īpašas optiskās ierīces.

Dabas atmosfēras parādības, kas ir gaismas spēles un mūsu planētas gāzveida apvalka mijiedarbība, ir pārsteidzoši skaistas un pieejamas novērošanai. Visbiežāk tie rodas staru izkliedes, to refrakcijas un difrakcijas dēļ, kad tie noliecas ap necaurspīdīgu ķermeņu robežām. Rakstā mēs aplūkosim unikālus gaismas parādību piemērus, kas notiek atmosfērā.

Varavīksne

Senatnē to uzskatīja par tiltu, kas savieno zemi un debesis. Filozofs Dekarts pamatoja varavīksnes rašanās teoriju, kuras pamatā ir gaismas staru laušana. Tomēr ne viņš, ne Ņūtons, kurš papildināja zināšanas, nevarēja izskaidrot vairāku šādu debesīs vienlaikus novērotu parādību izcelsmi. Un tikai 19. gadsimtā astronoms Eri spēja izskaidrot šo parādību: viņš lietus priekškaru uzskatīja par struktūru, kurā notiek gaismas difrakcija. Viņa teorija ir aktuāla arī mūsdienās. Varavīksne tiek novērota, kad saules stari apgaismo lietus loksni, kas atrodas debesu pusē pretī gaismeklim. Bieži vien apbrīnojoša skatītāja skatienam parādās nevis viena, bet vairākas varavīksnes, taču krāsu izkārtojums tajās vienmēr ir vienāds.

Šādas gaismas parādības dzīvajā dabā novērojamas ne tikai lietus dūmakā, bet arī uz strūklaku ūdens lāsēm, un gaismas avots ir mēness, saule un parasts prožektors. Interesanti, ka zinātnieki, kuri mēģināja reproducēt šo fenomenu mākslīgos apstākļos, saņēma aptuveni deviņpadsmit attēlus.

Neapšaubāmi, ikviens ir redzējis parastu varavīksni, bet nakts varavīksne tiek uzskatīta par retu dabas parādību. Mēness gaismā tas šķiet balts, bet, tiklīdz lietus lāses kļūst lielākas, tas uzreiz kļūst krāsains. Šo parādību bieži novēro virs krītošiem ūdenskritumiem.

Uguns varavīksne

Zinātnieki to uzskata par vienu no retākajiem. Tas parādās, kad saule ir īpaši novietota virs horizonta uz fona, kas sastāv no ledus kristāliem, kuru malas ir paralēlas zemei. Tikai šādos apstākļos gaisma nokļūst vertikālajā sejā, laužas un iziet horizontālajā. Un tad mūsu izbrīnītajām acīm parādās mākoņi, kas atgādina daudzkrāsainu liesmojošu uguni, debesis, šķiet, ir pārklātas ar varavīksnes plēvi.

Gaismas stabs

Senatnē saules radītās gaismas parādības bieži tika sajauktas ar mistiskām pazīmēm. Fizika skaidro tādus pīlārus kā saules staru spēles ar ledus kristāliem, kas veidojas augšējos Dabas parādībai vienmēr būs gaismas avota krāsa, un tā varētu būt saule, mēness vai jebkura laterna. Bet, ja tos veido dabiskie gaismekļi, tad šādas kolonnas izrādās daudz garākas.

Skaņas un gaismas parādības pavada polārblāzmas parādīšanos, jo spožus uzplaiksnījumus pavada trokšņi un sprakšķēšana, kas ietekmē radio raidītājus, kā rezultātā sakari tiek pārtraukti vai pilnībā pārtraukti.

Beidzot

Gaismas parādību fizikālā būtība ir bijusi cilvēku pētījumu priekšmets kopš seniem laikiem. Optiskie efekti, kas rodas zemes atmosfēras slāņos, tiek apsvērti un pamatoti no zinātniskā viedokļa. Apskatā sniegtie gaismas parādību piemēri fizikā, un ne tikai tie, vairākkārt ir kļuvuši par īstu šoku cilvēkiem, tomēr pat sarežģītākie un dīvainākie attēli tagad atrod savu skaidrojumu. Un daudzas parādības atkārtojās mākslīgos apstākļos. Gaismas spēles jau sen ir piesaistījušas un ilgu laiku būs apbrīnas objekts citām paaudzēm, vērojot, kā saules stars vai mēness gaisma piešķir mūsu planētai unikālu izskatu.