Все, що нас оточує: і жива, і нежива природа, знаходиться в постійному русі і безперервно змінюється: рухаються планети та зірки, йдуть дощі, ростуть дерева. І людина, як відомо з біології, постійно проходить будь-які стадії розвитку. Перемелювання зерен у борошно, падіння каменю, кипіння води, блискавка, свічення лампочки, розчинення цукру в чаї, рух транспортних засобів, блискавки, веселки – це приклади фізичних явищ.
І з речовинами (залізо, вода, повітря, сіль та ін) відбуваються різноманітні зміни, або явища. Речовина може бути кристалізована, розплавлена, подрібнена, розчинена і знову виділена з розчину. При цьому його склад залишиться тим самим.
Так, цукровий пісок можна подрібнити в порошок настільки дрібний, що від найменшого подиху він підніматиметься в повітря, як пил. Цукрові порошинки можна розглянути лише під мікроскопом. Цукор можна розділити ще більш дрібні частини, розчинивши їх у воді. Якщо ж випарувати з розчину цукру воду, молекули цукру знову з'єднуються один з одним у кристали. Але і розчинення у воді, і при подрібненні цукор залишається цукром.
У природі вода утворює річки та моря, хмари та льодовики. При випаровуванні вода перетворюється на пару. Водяна пара – це вода в газоподібному стані. При дії низьких температур(нижче 0˚С) вода перетворюється на твердий стан – перетворюється на лід. Найдрібніша частина води – це молекула води. Молекула води є і найдрібнішою частинкою пари чи льоду. Вода, лід і пара не різні речовини, а те саме речовина (вода) у різних агрегатних станах.
Подібно до води, та інші речовини можна переводити з одного агрегатного стану в інший.
Характеризуючи ту чи іншу речовину як газ, рідину або тверду речовину, мають на увазі стан речовини у звичайних умовах. Будь-який метал можна не тільки розплавити (перевести в рідкий стан), а й перетворити на газ. Але для цього потрібні дуже високі температури. У зовнішній оболонці Сонця метали перебувають у газоподібному стані, оскільки температура там становить 6000˚С. А, наприклад, вуглекислий газ шляхом охолодження можна перетворити на «сухий лід».
Явища, у яких немає перетворень одних речовин на інші, відносять до фізичних явищ. Фізичні явища можуть призвести до зміни, наприклад, агрегатного стану або температури, але склад речовин залишиться тим самим.
Усі фізичні явища можна розділити кілька груп.
Механічні явища - це явища, що відбуваються з фізичними тілами при їх русі щодо один одного (звернення Землі навколо Сонця, рух автомобілів, політ парашутиста).
Електричні явища - це явища, що виникають при появі, існуванні, русі та взаємодії електричних зарядів (електричний струм, телеграфування, блискавка при грозі).
Магнітні явища - це явища, пов'язані з виникненням у фізичних тілмагнітних властивостей (тяжіння магнітом залізних предметів, поворот стрілки компаса північ).
Оптичні явища - це явища, які відбуваються при поширенні, заломленні та відображенні світла (райдуга, міражі, відображення світла від дзеркала, поява тіні).
Теплові явища - це явища, які відбуваються при нагріванні та охолодженні фізичних тіл (танення снігу, кипіння води, туман, замерзання води).
Атомні явища - це явища, що виникають при зміні внутрішньої будовиречовини фізичних тіл (свічення Сонця та зірок, атомний вибух).
сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
Білет №1
1. Що вивчає фізика. Деякі фізичні терміни. Спостереження та досліди. фізичні величини. Вимірювання фізичних величин. Точність та похибка вимірювань.
Фізика - це наука про найбільш загальні властивості тіл та явищ.
Як людина пізнає світ? Як він досліджує явища природи, отримуючи наукові знання про нього?
Найперші знання людина отримує з спостережень за природою.
Щоб здобути правильні знання часом простого спостереження мало і потрібно провести експеримент - спеціально підготовлений досвід .
Досліди проводяться вченим з заздалегідь продуманого плану з певною метою .
Під час дослідів проводяться виміри з допомогою спеціальних приладів фізичних величин. прикладами фізичних величин є: відстань, об'єм, швидкість, температура.
Отже, джерелом фізичних знань є спостереження та досліди.
Фізичні закони ґрунтуються та перевіряються на фактах, встановлених досвідченим шляхом. Не менш важливий спосіб пізнання – теоретичний опис явища . Фізичні теорії дозволяють пояснити відомі явища та передбачити нові, ще не відкриті.
Зміни, які відбуваються з тілами, називаються фізичними явищами.
Фізичні явища поділяються кілька видів.
Види фізичних явищ:
1. Механічні явища (наприклад, рух машин, літаків, небесних тіл, перебіг рідини).
2. Електричні явища (наприклад, електричний струм, нагрівання провідників зі струмом, електризація тіл).
3. Магнітні явища (наприклад, вплив магнітів на залізо, вплив магнітного поля Землі на стрілку компаса).
4. Оптичні явища (наприклад, відбиття світла від дзеркал, випромінювання світлових променів від джерел світла).
5. Теплові явища (танення льоду, кипіння води, теплове розширення тіл).
6. Атомні явища (наприклад, робота атомних реакторів, розпад ядер, процеси, що відбуваються всередині зірок).
7. Звуковіявища (дзвін дзвону, музика, грім, шум).
Фізичні терміни– це спеціальні слова, якими користуються у фізиці для стислості, визначеності та зручності.
Фізичне тіло– це кожний навколишній предмет. (Показ фізичних тіл: ручка, книга, парта)
Речовина- це все те, із чого складаються фізичні тіла. (Показ фізичних тіл, що складаються з різних речовин)
Матерія– це все те, що існує у Всесвіті незалежно від нашої свідомості (небесні тіла, рослини, тварини та ін.)
Фізичні явища- Це зміни, що відбуваються з фізичними тілами.
Фізичні величини- це вимірювані властивості тіл чи явищ.
Фізичні прилади- це спеціальні пристрої, які призначені для вимірювання фізичних величин та проведення дослідів.
Фізичні величини:
висота h, маса m, шлях s, швидкість v час t температура t обсяг V і т.д.
Одиниці виміру фізичних величин:
Міжнародна система одиниць СІ:
(Система міжнародна)
Основні:
Довжина – 1 м – (метр)
Час - 1 с - (секунда)
Маса - 1 кг - (кілограм)
Похідні:
Об'єм - 1 м³ - (метр кубічний)
Швидкість - 1 м/с - (метр за секунду)
У цьому виразі:
число 10 - числове значення часу,
літера "с" - скорочене позначення одиниці часу (секунди),
а поєднання 10 с – значення часу.
Приставки до назв одиниць:
Щоб було зручніше вимірювати фізичні величиниКрім основних одиниць використовують кратні одиниці, які в 10, 100, 1000 і т.д. більше основних
г - гекто (×100) до – кіло (× 1000) М – мега (× 1000 000)
1 км (кілометр) 1 кг (кілограм)
1 км = 1000 м = 10 м 1 кг = 1000 м = 10 м
З давніх-давен люди збирали відомості про той світ, в якому вони живуть. Існувала лише одна наука, що об'єднує всю інформацію про природу, яку людство накопичило на той момент. Тоді люди ще не знали, що вони спостерігають приклади фізичних явищ. Нині така наука зветься «природознавство».
Що вивчає фізична наука
Згодом наукові уявлення про навколишній світ помітно змінилися - їх побільшало. Природознавство розкололося багато окремих наук, серед яких: біологія, хімія, астрономія, географія та інші. У цих наук не останнє місце займає фізика. Відкриття і досягнення в цій галузі дозволили людству мати нові знання. До них можна віднести структуру та поведінку різних об'єктів будь-яких розмірів (починаючи з гігантських зірок і закінчуючи найдрібнішими частинками - атомами та молекулами).
Фізичне тіло...
Існує спеціальний термін«матерія», яким у колах вчених називають усе, що є довкола нас. Фізичне тіло, що складається з матерії, - це будь-яка речовина, що займає певне місце в просторі. Будь-яке фізичне тіло у дії можна назвати прикладом фізичного явища. Маючи це визначення, можна сказати, що будь-який предмет є фізичним тілом. Приклади фізичних тіл: кнопка, блокнот, люстра, карниз, місяць, хлопчик, хмари.
Що таке фізичне явище
Будь-яка матерія перебуває у постійній зміні. Одні тіла рухаються, інші стикаються з третіми, четверті крутяться. Недарма багато років тому філософом Гераклітом було виголошено фразу «Все тече, все змінюється». Вчені мають навіть спеціальний термін таких змін - це все явища.
До фізичних явищ відноситься все те, що рухається.
Які існують типи фізичних явищ
- Теплові.
Це явища, коли через вплив температури деякі тіла починають трансформуватися (змінюється форма, розмір та стан). Приклад фізичних явищ: під впливом теплого весняного сонцятануть бурульки і перетворюються на рідину, з настанням холодів калюжі замерзають, кипляча вода стає парою.
- Механічні.
Ці явища характеризують зміну становища одного тіла стосовно іншим. Приклади: годинник іде, м'яч стрибає, дерево гойдається, ручка пише, вода тече. Усі вони перебувають у русі.
- електричні.
Характер цих явищ повністю виправдовує свою назву. Слово «електрика» сягає корінням у грецьку мову, де «електрон» означає «бурштин». Приклад досить простий і багатьом, напевно, знайомий. При різкому знятті з себе вовняного светра чується невеликий тріск. Якщо зробити це, відключивши в кімнаті світло, можна побачити іскорки.
- Світлові.
Тіло, що бере участь у явищі, яке пов'язане зі світлом, називають світиться. Як приклад фізичних явищ можна навести всім відому зірку нашої Сонячної системи - Сонце, а також будь-яку іншу зірку, лампу і навіть жучка-світлячка.
- Звукові.
Розповсюдження звуку, поведінка звукових хвиль при зіткненнях з перешкодою, а також інші явища, які так чи інакше пов'язані зі звуком, належать до цього типу фізичних явищ.
- Оптичні.
Вони відбуваються завдяки світлу. Так, наприклад, людина та тварини здатні бачити, бо є світло. У цю групу також включені явища поширення та заломлення світла, його відображення від предметів та проходження крізь різні середовища.
Тепер ви знаєте, які бувають фізичні явища. Однак варто розуміти, що між природними та фізичними явищами існує певна різниця. Так, за природного явища відбувається одночасно кілька фізичних явищ. Наприклад, при ударі блискавки в землю відбуваються такі явища: магнітне, звукове, електричне, теплове та світлове.
У природі (живий та неживий) постійно відбуваються різні зміни. Сонце сходить і заходить – ніч міняє день. Під час грози щоразу спалахують блискавки і гуркотить грім. Дерева навесні покриваються зеленим листям. Високо в небі пролітає літак. Натиснувши кнопку на пульті, ми вмикаємо телевізор.
Усі зміни, які у природі, називають явищами природи.
У кожній науці використовують слова чи словосполучення, що є назвами певних понять – терміни. Ви вже вживали математичні терміни "графік", "фігура", "формула", знаєте, що в українській мові та літературі означають такі слова, як "підлягає", "пропозиція", "суфікс", "вірш" та ін. У фізиці також є свої терміни. Одне з самих загальних понять, Яким користується фізика, - поняття матерія. Під матерією у фізиці розуміють усе, що існує в природі, незалежно від того, чи відомо нам про його існування, чи ні.
Зміни, які у природі, - це прояв руху матерії. У небі пролітає літак, падає крапля дощу, повз берег пропливає човен, до школи йде учень. У всіх цих випадках ми бачимо, що з часом змінюються положення літака щодо хмари та дощової краплі про скло вікна, учень наближається до школи.
Явища, які ми сприймаємо як рух різних предметів та його частин щодо одне одного, називають механічними явищами.
Рух матерії для нас може бути невидимим: висихають калюжі після дощу, закипає вода в чайнику, плавиться сталь у мартенівській печі, сонячне проміння нагріває землю. Такі явища називають тепловими. Теплові явища пов'язані зі змінами у мікросвіті - невидимим рухом атомів, молекул, їх випромінюванням.
З настанням темряви ми вмикаємо світло. Дія електричних приладів – наслідок руху та взаємодії електричних зарядів, носіями яких є елементарні частинки – ще менше утворення ніж молекули та атоми. І тут ми маємо справу з електричними явищами. Блискавка - один із проявів електричних явищ, що відбуваються в природі (рис. 1.1).
З електричними явищами тісно пов'язані магнітні явища. Магнітна стрілка компаса змінює орієнтацію, якщо поряд помістити дріт і пропустити крізь нього електричний струм. Магнітні явища набувають великого значення для роботи електричних двигунів, що широко використовуються в побуті, промисловості та на транспорті. Одним із проявів електричних та магнітних явищ у природі є полярні сяйва (рис. 1.2).
Веселка після дощу (мал. 1.3), блакитність неба, зображення на екрані в кінотеатрі, гра квітів на крилах метелика та поверхні компакт-диска є проявами світлових явищ (рис. 1.4).
Всі ці явища вивчає фізика, тому їх називають фізичними явищами.
Явлення, які у природі, взаємопов'язані, адже це прояви руху матерії. Струм, що протікає по спіралі електричної лампочки (електричне явище), викликає її розжарювання (теплове явище) та випромінювання світла (оптичне явище). Внаслідок грозового розряду повітря нагрівається та швидко розширюється, тому ми чуємо грім. Вивчаючи різні явища, фізики з'ясовують причину їх походження та зв'язок між ними.
У фізиці широко використовують термін фізичне тіло чи просто тіло. Наприклад, якщо досліджують загальні особливості механічного руху, то немає значення, яке тіло буде рухатися. Камінь, м'яч, яблуко або будь-який інший предмет, який кинули вгору чи під кутом до горизонту, будуть замедлювати свій рух, а досягнувши найвищого становища, почнуть падати зі зростаючою швидкістю Вивчаючи такі рухи, фізики кажуть: тіло кинуто вертикально вгору чи тіло кинуто під кутом до горизонту. Рухи космічних кораблів, які доставляють космонавтів на міжнародну космічну орбітальну станцію, і кораблів, які привозять їм нові вантажі, підпорядковуються тим самим законам.
Одинаковим за своєю природою є нагрівання алюмінієвої чи сталевої сковорідки. Тому термін тіло у фізиці означає будь-який предмет, коли вивчають механічні, теплові чи інші явища, що відбуваються за їх участю. Прикладами фізичних тіл є камінь, жайворонок, корабель, вода в казанку, газ у балоні, автомобіль, повітряну кулькута повітря в ній, Земля.
ПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ
1. Що розуміють під фізичним явищем?
2. Що таке матерія?
3. Які види фізичних явищ ви знаєте?
4. Наведіть два-три приклади механічних, теплових, електричних, оптичних явищ, які ви спостерігали протягом дня.
5. Вкажіть приклади фізичних тіл, якими ви користувалися на уроці фізики, вдома під час обіду, які бачили, йдучи до школи.
Оптичні явища у природі: відбиток, ослаблення, повне внутрішнє відбиток, веселка, міраж.
Російський Державний аграрний університет Московська Сільськогосподарська Академія імені К.А. Тимірязєва
Тема: Оптичні явища у природі
Виконала
Бахтіна Тетяна Ігорівна
Викладач:
Момджі Сергій Георгійович
Москва, 2014
1. Види оптичних явищ
3. Повне внутрішнє відображення
Висновок
1. Види оптичних явищ
Оптичне явище кожної видимої події є результатом взаємодії світла та матеріальних середовищ фізичного та біологічного. Зелений промінь світла є прикладом оптичного явища.
Загальні оптичні явища часто відбуваються через взаємодію світла від сонця або місяця з атмосферою, хмарами, водою, пилом та іншими частинками. Деякі з них, як зелений промінь світла, настільки рідкісне явище, що його іноді вважають міфічним.
Оптичні явища включають ті, які з оптичних властивостей атмосфери, решти природи (інші явища); з об'єктів, чи то природного чи людського характеру (оптичні ефекти), де наші очі мають ентоптичний характер явищ.
Є багато явищ, які виникають в результаті або квантової або хвильової природи світла. Деякі їх досить тонкі і спостерігається лише з допомогою точних виміру з допомогою наукових приладів.
У своїй роботі я хочу розглянути та розповісти про оптичні явища, пов'язані з дзеркалами (відображення, ослаблення) та з атмосферними явищами (міраж, веселка, полярні сяйва), з якими ми часто і багато зіштовхуємось у повсякденному житті.
2. Дзеркальні оптичні явища
Світло моє, люстерко, скажи…
Якщо брати просте і точне визначення, то Дзеркало – гладка поверхня, призначена для віддзеркалення світла (або іншого випромінювання). Найбільш відомий приклад – плоске дзеркало.
Сучасну історію дзеркал відраховують з XIII століття, а точніше – з 1240 року, коли в Європі навчилися видувати судини зі скла. Винахід справжнього скляного дзеркала слід віднести до 1279, коли францисканець Джон Пекам описав спосіб покривати скло тонким шаром олова.
Крім дзеркал, винайдених і створених людиною, список поверхонь, що відбивають, великий і великий: гладь водойми, іноді - лід, іноді - відшліфований метал, просто скло, якщо поглянути на нього під певним кутом, але, тим не менш, саме рукотворне дзеркало можна назвати практично ідеальною поверхнею, що відбиває.
Принцип ходу променів, відбитих від дзеркала простий, якщо застосовувати закони геометричної оптики, враховуючи хвильову природу світла. Промінь світла падає на дзеркальну поверхню (розглядаємо повністю непрозоре дзеркало) під кутом альфа до нормалі (перпендикуляра), проведеної до точки падіння променя на дзеркало. Кут променя відбитого дорівнюватиме тому ж значенню - альфа. Промінь, що падає на дзеркало під прямим кутом до площини дзеркала, відобразиться сам у собі.
Для найпростішого - плоского - дзеркала зображення буде розташоване за дзеркалом симетрично предмету щодо площини дзеркала, воно буде уявним, прямим і такого самого розміру, як сам предмет.
Те, що відбитий у стоячій воді пейзаж не відрізняється від реального, а лише перевернутий «нагору ногами» далеко не так. Якщо людина подивиться пізно ввечері, як відбиваються у воді світильники або як відображається берег, що спускається до води, то відображення здасться йому вкороченим і зовсім зникне, якщо спостерігач знаходиться високо над поверхнею води. Також ніколи не можна побачити відображення верхівки каменю, частина якого занурена у воду. Пейзаж бачиться спостерігачеві таким, якби на нього дивилися з точки, що знаходиться на стільки глибше поверхні води, наскільки око спостерігача знаходиться вище за поверхню. Різниця між пейзажем та його зображенням зменшується у міру наближення ока до поверхні води, а також у міру видалення об'єкта. Часто людям здається, що відображення в ставку кущів та дерев відрізняється більшою яскравістю фарб та насиченістю тонів. Цю особливість можна помітити, спостерігаючи відображення предметів у дзеркалі. Тут більшу роль відіграє психологічне сприйняття, ніж фізична сторона явища. Рама дзеркала, береги ставка обмежують невелику ділянку пейзажу, огороджуючи бічний зір людини від надмірного розсіяного світла, що надходить з усього небосхилу і засліплюючого спостерігача, тобто він дивиться на невелику ділянку пейзажу ніби через темну вузьку трубу. Зменшення яскравості відбитого світла проти прямим полегшує людям спостереження неба, хмар та інших яскраво освітлених предметів, які за прямому спостереженні виявляється занадто яскравим для ока.
3. Повне внутрішнє віддзеркалення світла
Гарне видовище є фонтаном, у якого струмені, що викидаються, освітлюються зсередини. Це можна зобразити у звичайних умовах, зробивши наступний досвід. У високій консервній банці на висоті 5 см від дна треба просвердлити круглий отвір діаметром 5-6 мм. Електричну лампочку з патроном треба акуратно обгорнути целофановим папером і розташувати навпроти отвору. У банку треба налити води. Відкривши отвір, отримаємо струмінь, який буде освітлений зсередини. У темній кімнаті вона яскраво світиться і опеньків виглядає дуже ефектно. Струмене можна надати будь-яке забарвлення, помістивши на шляху променів світла кольорове скло. Якщо на шляху струменя підставити палець, вода розбризкується і ці крапельки яскраво світяться. Пояснення цього явища досить просте. Промінь світла проходить вздовж струменя води і потрапляє на вигнуту поверхню під кутом, більшим за граничне, відчуває повне внутрішнє відображення, а потім знову потрапляє на протилежний бік струменя під кутом знову більше граничного. Так промінь проходить вздовж струменя згинаючи разом із нею. Але якби світло повністю відбивалося всередині струменя, то воно не було б видно ззовні. Частина світла розсіюється водою, бульбашками повітря та різними домішками, що є в ній, а також внаслідок нерівностей поверхні струменя, тому вона видно зовні.
Я наведу тут фізичне пояснення цього явища. Нехай абсолютний показник заломлення першого середовища більший, ніж абсолютний показник заломлення другого середовища n1 > n2, тобто перше середовище оптично щільніше. Тут абсолютні показники середовищ відповідно дорівнюють:
Тоді, якщо направити промінь світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне середовище, то в міру збільшення кута падіння заломлений промінь буде наближатися до межі розділу двох середовищ, потім піде по межі розділу, а при подальшому збільшенні кута падіння заломлений промінь .е. падаючий промінь повністю відображатиметься межею розділу двох середовищ.
Граничний кут (альфа нульовий) - це кут падіння, якому відповідає кут заломлення 90 градусів. Для води граничний кут становить 49 градусів. Для скла – 42 градуси. Прояви в природі: - бульбашки повітря на підводних рослинах здаються дзеркальними - краплі роси спалахують різнобарвними вогнями - "гра" діамантів у променях світла - поверхня води у склянці при розгляданні знизу через стінку склянки блищатиме.
4. Атмосферні оптичні явища
Міраж - оптичне явище в атмосфері: відображення світла кордоном між різко різними за щільністю шарами повітря. Для спостерігача таке відбиток у тому, що з віддаленим об'єктом (чи ділянкою неба) видно його уявне зображення, зміщене щодо.
Тобто міраж - не що інше, як гра світлових променів. Справа в тому, що в пустелі земля прогрівається дуже сильно. Але при цьому температура повітря над землею на різних від неї відстанях дуже коливається. Наприклад, температура шару повітря на десять сантиметровому над рівнем землі на 30-50 градусів менша, ніж температура поверхні.
Усі закони фізики свідчать: світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно. Однак, за таких екстремальних умов, Закон не діє. А що відбувається? Промені за таких різниць температур починають переломлюватися, а біля самої землі взагалі починають відбиватися, при цьому створюючи ілюзії, які ми звикли називати міражами. Тобто повітря біля самої поверхні стає дзеркалом.
Хоча міражі прийнято асоціювати з пустелею, їх дуже часто можна спостерігати над водною поверхнею, в горах, а іноді навіть у великих містах. Іншими словами, скрізь, де з'являються різкі зміни температур, можна спостерігати ці казкові картинки.
Це досить часто. Наприклад, у найбільшій пустелі нашої планети щорічно спостерігається близько 160 тисяч міражів.
Дуже цікаво, що хоча міражі вважають дітьми пустель, безперечним лідером щодо їх виникнення вже давно визнали Аляску. Чим холодніше, тим чіткіше і красивіше міраж, що спостерігається.
Як би часто не було дане явище, вивчати його дуже складно. Чому? Та все дуже просто. Ніхто не знає, де і коли він з'явиться, який він буде і скільки проживе.
Після того, як з'явилося безліч різноманітних записів про міражів, природно, їх довелося класифікувати. Виявилося, що, незважаючи на все їх різноманіття, вдалося виділити всього шість видів міражів: нижні (озерні), верхні (виникають у небі), бічні, «Фата-Моргана», міражі-примари та міражі-перевертні.
Більш складний вид міражу називається Фата-Моргана. Пояснень йому поки що не знайдено.
Нижній (озерний) міраж.
Це найпоширеніші міражі. Свою назву вони одержали через місця свого виникнення. Вони спостерігаються на поверхні землі та води.
Верхні міражі (міражі далекого бачення).
Цей вид міражів за походженням так само простий, як і попередній вигляд. Однак такі міражі набагато різноманітніші та красивіші. Вони з'являються у повітрі. Найбільш захоплюючі з них знамениті міста-примари. Дуже цікаво, що вони зазвичай є зображенням об'єктів - міст, гір, островів - які знаходяться за багато тисяч кілометрів.
Бічні міражі
Вони виникають біля вертикальних поверхонь, які сильно прогріваються сонцем. Це можуть бути скелясті береги моря або озера, коли берег уже освітлений Сонцем, а поверхня води та повітря над нею ще холодні. Цей вид міражів – дуже часте явище Женевського озера.
Фата-Моргана
Фата-Моргана - найскладніший вид міражів. Воно є сукупністю відразу кількох форм міражів. При цьому предмети, які зображує міраж, багаторазово збільшуються і дуже спотворюються. Цікаво, що свою назву цей вид міражів отримав від Моргани – сестри знаменитого Артура. Вона, нібито, образилася Ланцелота за те, що він відкинув її. На зло йому вона оселилася в підводному світі і помстилася всім чоловікам, обманюючи їх примарними видіннями.
До фата-морганів можна віднести і численних «летючих голландців», яких досі бачать мореплавці. Вони зазвичай показують кораблі, які знаходяться за сотні та навіть тисячі кілометрів від спостерігачів.
Мабуть, про різновиди міражів більше нічого сказати.
Хотілося б додати, що це надзвичайно красиве і таємниче видовище, воно так само дуже небезпечне. Міражі вбиваю та доводять до божевілля своїх жертв. Особливо це стосується пустельних міражів. І пояснення цього явища не полегшує долю подорожніх.
Проте люди намагаються з цим боротися. Створюють спеціальні путівники, у яких вказані місця найчастішого появи міражів, котрий іноді їх форм.
До речі, міражі отримують у лабораторних умовах.
Наприклад, простий досвід, опублікований у книзі В.В. Майра "Повне відображення світла у простих дослідах" (Москва, 1986 р.), тут дано докладний опис отримання моделей міражу в різних середовищах. Найпростіше спостерігати міраж у воді (рис. 2). Закріпіть на дні судини з білим дном темну, краще чорну бляшанку з-під кави. Дивлячись зверху вниз, майже вертикально, вздовж її стінки, швидко налийте у банку гарячої води. Поверхня банки відразу стане блискучою. Чому? Справа в тому, що показник заломлення води збільшується з температурою. У гарячій поверхні банки температура води набагато вища, ніж на віддалі. Ось і відбувається викривлення променя світла так само, як при міражі в пустелі або на розжареному асфальті. Банк здається нам блискучою через повне відображення світла.
Кожен оформлювач бажає знати, де завантажити фотошоп.
Атмосферне оптичне та метеорологічне явище, що спостерігається при освітленні Сонцем (іноді Місяцем) безлічі водяних крапель (дощу або туману). Веселка виглядає як різнокольорова дуга або коло, складене з кольорів спектру (від зовнішнього краю: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий). Це ті сім кольорів, які прийнято виділяти у веселці в російській культурі, але слід мати на увазі, що насправді спектр безперервний, і його кольори плавно переходять один в одного через безліч проміжних відтінків.
Центр кола, що описується веселкою, лежить на прямій, що проходить через спостерігача і Сонце, при тому при спостереженні веселки (на відміну від гало) Сонце завжди знаходиться за спиною спостерігача, і одночасно бачити Сонце та веселку без використання оптичних пристроїв неможливо. Для спостерігача на землі веселка зазвичай виглядає як дуга, частина кола, і чим вища точка спостереження - тим вона повніша (з гори або літака можна побачити і повне коло). Коли Сонце піднімається вище за 42 градуси над горизонтом, веселка з поверхні Землі не видно.
Веселка виникає через те, що сонячне світло заломлюється і відбивається крапельками води (дощу або туману), що ширяють в атмосфері. Ці крапельки по-різному відхиляють світло різних кольорів (показник заломлення води для більш довгохвильового (червоного) світла менше, ніж для короткохвильового (фіолетового), тому найслабше відхиляється червоне світло - на 137 ° 30", а найсильніше фіолетовий - на 139 ° 20 "). В результаті біле світло розкладається в спектр (відбувається дисперсія світла). Спостерігач, який стоїть спиною до джерела світла, бачить різнокольорове свічення, яке виходить із простору по концентричних колах (дугах).
Найчастіше спостерігається первинна веселка, коли він світло зазнає одне внутрішнє відбиток. Хід променів показаний малюнку праворуч вгорі. У первинній веселці червоний колір знаходиться зовні дуги, її кутовий радіус становить 40-42 °.
Іноді можна побачити ще одну, менш яскраву веселку навколо першої. Це вторинна веселка, яка утворена світлом, відбитим у краплях двічі. У вторинній веселці "перевернутий" порядок кольорів - зовні знаходиться фіолетовий, а всередині червоний. Кутовий радіус вторинної веселки 50-53 °. Небо між двома веселками зазвичай помітно темніше, цю область називають смугою Олександра.
Поява веселки третього порядку у природних умовах трапляється надзвичайно рідко. Вважається, що за останні 250 років було лише п'ять наукових повідомлень про спостереження цього феномену. Тим більше дивовижною є поява в 2011 році повідомлення про те, що вдалося не тільки спостерігати веселку четвертого порядку, а й зареєструвати її на фотографії. У лабораторних умовах вдається отримувати веселки набагато вищих порядків. Так, у статті, опублікованій 1998 р., стверджувалося, що авторам, використовуючи лазерне випромінювання, вдалося отримати веселку двохсотого порядку.
Світло первинної веселки поляризоване на 96% вздовж напрямку дуги. Світло вторинної веселки поляризоване на 90%.
У яскраву місячну ніч можна спостерігати і веселку від Місяця. Оскільки рецептори людського ока, що працюють при слабкому освітленні, - «палички» - не сприймають кольори, місячна веселка виглядає білястою; чим яскравіше світло, тим «цвітніше» веселка (до її сприйняття включаються колірні рецептори - «колбочки»).
За певних обставин можна побачити подвійну, перевернуту або навіть кільцеву веселку. Насправді це явища іншого процесу - заломлення світла в кристалах льоду, розсіяного в атмосфері, і належать до гало. Для появи в небі перевернутої веселки (околозенітної дуги, зенітної дуги - одного з видів гало) необхідні специфічні погодні умови, характерні для Північного та Південного полюсів. Перевернута веселка утворюється за рахунок заломлення світла, що проходить через крижинки тонкої завіси хмар на висоті 7 - 8 тисяч метрів. Кольори в такій веселці розташовуються також навпаки: фіолетовий вгорі, а червоний - внизу.
Полярне сяйво
Полярне сяйво (північне сяйво) - світіння (люмінесценція) верхніх шарів атмосфер планет, що мають магнітосферу, внаслідок їх взаємодії із зарядженими частинками сонячного вітру.
У дуже обмеженій ділянці верхньої атмосфери сяйва можуть бути викликані низькоенергійними зарядженими частинками сонячного вітру, що потрапляють у полярну іоносферу через північний та південний полярні капи. У північній півкулі каспенні сяйва можна спостерігати над Шпіцбергеном близько півдня.
При зіткненні енергійних частинок плазмового шару з верхньою атмосферою відбувається збудження атомів та молекул газів, що входять до її складу. Випромінювання збуджених атомів у видимому діапазоні і спостерігається як полярне сяйво. Спектри полярних сяйв залежать від складу атмосфер планет: наприклад, якщо Землі найяскравішими є лінії випромінювання збуджених кисню і азоту у видимому діапазоні, то Юпітера - лінії випромінювання водню в ультрафіолеті.
Оскільки іонізація зарядженими частинками відбувається найефективніше наприкінці шляху частки і щільність атмосфери падає зі збільшенням висоти відповідно до барометричної формулою, то висота полярних сяйв досить сильно залежить від параметрів атмосфери планети, так, для Землі з її досить складним складом атмосфери червоне світіння кисню спостерігається на висотах 200-400 км, а спільне світіння азоту і кисню - на висоті ~110 км. Крім того, ці фактори зумовлюють і форму полярних сяйв - розмита верхня і різка нижня межі.
Полярні сяйва спостерігаються переважно у високих широтах обох півкуль у овальних зонах-поясах, що оточують магнітні полюси Землі - авроральних овалах. Діаметр авроральних овалів становить ~ 3000 км під час спокійного Сонця, на денному боці кордон зони віддалений від магнітного полюса на 10-16 °, на нічний - 20-23 °. Оскільки магнітні полюси Землі відстоять від географічних на ~12°, полярні сяйва спостерігаються в широтах 67-70°, проте в часи сонячної активності авроральний овал розширюється і полярні сяйва можуть спостерігатися в нижчих широтах - на 20-25° на південь або на північ від кордонів їх простого прояву. Наприклад, на острові Стюарт, що лежить лише на 47° паралелі, сяйва відбуваються регулярно. Маорі навіть назвали його «палаючі».
У спектрі полярних сяйв Землі найбільш інтенсивно випромінювання основних компонентів атмосфери - азоту і кисню, у своїй спостерігаються їх лінії випромінювання як і атомарному, і молекулярному (нейтральні молекули і молекулярні іони) стані. Найінтенсивнішими є лінії випромінювання атомарного кисню та іонізованих молекул азоту.
Світіння кисню обумовлено випромінюванням збуджених атомів у метастабільних станах з довжинами хвиль 557.7 нм (зелена лінія, час життя 0.74 сек.) та дублетом 630 і 636.4 нм (червона область, час життя 110 сек). Внаслідок цього червоний дублет випромінюється на висотах 150-400 км, де внаслідок високої розрідженості атмосфери низька швидкість гасіння збуджених станів при зіткненнях. Іонізовані молекули азоту випромінюють при 391.4 нм (ближній ультрафіолет) 427.8 нм (фіолетовий) та 522.8 нм (зелений). Однак, кожне явище має свою неповторну гаму, в силу не сталості хімічного складуатмосфери та погодних факторів.
Спектр полярних сяйв змінюється з висотою і залежно від переважаючих у спектрі полярного сяйва ліній випромінювання полярні сяйва поділяються на два типи: висотні полярні сяйва типу A з переважанням атомарних ліній і полярні сяйва типу B на відносно невеликих висотах (80-90 км) ліній у спектрі внаслідок гасіння від зіткнення атомарних збуджених станів у порівняно щільній атмосфері цих висотах.
Полярні сяйва навесні та восени виникають помітно частіше, ніж узимку та влітку. Пік частотності припадає на періоди, найближчі до весняного та осіннього рівнодення. Під час полярного сяйва за короткий час виділяється дуже багато енергії. Так, за одне із зареєстрованих у 2007 році обурень виділилося 5·1014 джоулів, приблизно стільки ж, скільки під час землетрусу магнітудою 5,5.
При спостереженні з поверхні Землі полярне сяйво проявляється у вигляді загального швидко мінливого світіння неба або променів, смуг, корон, «завіс». Тривалість полярних сяйв становить від десятків хвилин до кількох діб.
Вважалося, що полярні сяйва у північній та південній півкулі є симетричними. Однак одночасне спостереження полярного сяйва у травні 2001 з космосу з боку північного та південного полюсів показало, що північне та південне сяйво суттєво відрізняються один від одного.
оптичне світло квантовий веселка
Висновок
Природні оптичні явища дуже гарні та різноманітні. У давнину, коли люди не розуміли їх природу, вони надавали їм містичного, магічного і релігійного значення, боялися і боялися їх. Але тепер, коли кожне з явищ ми здатні навіть зробити власними руками в лабораторних (а іноді й цілком кустарних) умовах, пішов первісний жах, і ми можемо із задоволенням помічати в повсякденному житті веселку, що майнула в небі, їхати на північ помилуватися полярним сяйвом і цікавістю відзначати таємничий міраж, що майнув у пустелі. А дзеркала стали ще більш значущою частиною нашого повсякденного життя - як у побуті (наприклад, вдома, в автомобілях, відеокамерах), так і в різних наукових приладах: спектрофотометри, спектрометри, телескопи, лазери, медичне обладнання.
Подібні документи
Що таке оптика? Її види та роль у розвитку сучасної фізики. Явлення, пов'язані з віддзеркаленням світла. Залежність коефіцієнта відбиття від кута падіння світла. Захисне скло. Явища, пов'язані із заломленням світла. Веселка, міраж, полярні сяйва.
реферат, доданий 01.06.2010
Види оптики. Земна атмосфера як оптична система. Сонячний захід сонця. Колірна зміна неба. Утворення веселки, різноманітність веселок. Полярні сяйва. Сонячний вітер як причина виникнення полярних сяйв. Міраж. Загадки оптичних явищ.
курсова робота , доданий 17.01.2007
Погляди давніх мислителів про природу світла на найпростіших спостереженнях явищ природи. Елементи призми та оптичні матеріали. Демонстрація впливу показників заломлення світла матеріалу призми та довкілляна явище заломлення світла у призмі.
курсова робота , доданий 26.04.2011
Дослідження корпускулярної та хвильової теорій світла. Вивчення умов максимумів та мінімумів інтерференційної картини. Додавання двох монохроматичних хвиль. Довжина світлової хвилі і колір світла, що сприймається оком. Локалізація інтерференційних смуг.
реферат, доданий 20.05.2015
Явища, пов'язані з заломленням, дисперсією та інтерференцією світла. Міражі далекого бачення. Дифракційна теорія веселки. Освіта гало. Ефект "діамантовий пил". Явище "Брокенське бачення". Спостереження на небі паргелії, вінці, полярне сяйво.
презентація , доданий 14.01.2014
Дифракція механічних хвиль. Зв'язок явищ інтерференції світла з прикладу досвіду Юнга. Принцип Гюйгенса-Френеля, який є основним постулатом хвильової теорії, що дозволило пояснити дифракційні явища. Межі застосування геометричної оптики.
презентація , додано 18.11.2014
Теорія явища. Дифракція – сукупність явищ при поширенні світла серед з різкими неоднорідностями. Знаходження та дослідження функції розподілу інтенсивності світла при дифракції від круглого отвору. Математична модельдифракції.
курсова робота , доданий 28.09.2007
Основні закони оптичних явищ. Закони прямолінійного поширення, відображення та заломлення світла, незалежності світлових пучків. Фізичні засади застосування лазерів. Фізичні явища та принципи квантового генератора когерентного світла.
презентація , доданий 18.04.2014
Особливості фізики світла та хвильових явищ. Аналіз деяких спостережень за властивостями світла. Сутність законів геометричної оптики (прямолінійне поширення світла, закони відбиття та заломлення світла), основні світлотехнічні величини.
курсова робота , доданий 13.10.2012
Дослідження дифракції, явищ відхилення світла від прямолінійного напряму поширення під час проходження поблизу перешкод. Характеристика огинання світловими хвилями меж непрозорих тіл та проникнення світла в область геометричної тіні.
