Ilgu laiku mirāžas, mirgojošas figūras gaisā, satraukti un pārbijušies cilvēki. Mūsdienās zinātnieki ir atklājuši daudzus dabas noslēpumus, tostarp optiskās parādības. Viņus nepārsteidz dabas noslēpumi, kuru būtība jau sen pētīta. Vidusskolā mūsdienās optiskās parādības fizikā māca 8.klasē, tāpēc ikviens skolēns var saprast to būtību.
Pamatjēdzieni
Senatnes zinātnieki uzskatīja, ka cilvēka acs redz, taustot priekšmetus ar plānākajiem taustekļiem. Optika tajā laikā bija redzes izpēte.
Viduslaikos optika pētīja gaismu un tās būtību.
Mūsdienās optika ir fizikas sastāvdaļa, kas pēta gaismas izplatīšanos caur dažādiem nesējiem un mijiedarbību ar citām vielām. Visus ar redzi saistītos jautājumus pēta fizioloģiskā optika.
Optiskās parādības ir dažādu darbību izpausmes, ko veic gaismas stari. Tos pēta atmosfēras optika.
Neparasti procesi atmosfērā
Planētu Zeme ieskauj gāzveida apvalks, ko sauc par atmosfēru. Tās biezums ir simtiem kilometru. Tuvāk Zemei atmosfēra ir blīvāka, virzienāuz augšu ir reti. Atmosfēras apvalka fizikālās īpašības pastāvīgi mainās, slāņi ir sajaukti. Mainiet temperatūru. Blīvums, caurspīdīguma maiņa.
Gaismas stari virzās no Saules un citiem debess ķermeņiem uz Zemi. Viņi iet cauri Zemes atmosfērai, kas viņiem kalpo kā īpaša optiskā sistēma, mainot tās īpašības. Gaismas stari atstaro, izkliedē, iet cauri atmosfērai, apgaismo zemi. Noteiktos apstākļos staru ceļš ir saliekts, tāpēc notiek dažādas parādības. Fiziķi par oriģinālākajām optiskajām parādībām uzskata:
- saules saulriets;
- varavīksnes izskats;
- ziemeļblāzma;
- mirāža;
- halo.
Apskatīsim tos tuvāk.
Halo ap sauli
Pats vārds "halo" grieķu valodā nozīmē "aplis". Kāda optiskā parādība ir tās pamatā?
Halo ir staru laušanas un atstarošanas process, kas notiek mākoņu kristālos augstu atmosfērā. Parādība izskatās kā gaismas stari netālu no Saules, ko ierobežo tumšs intervāls. Halosi parasti veidojas pirms cikloniem un var būt to priekšteči.
Ūdens pilieni sasalst gaisā un iegūst pareizo prizmatisku formu ar sešām pusēm. Ikviens ir pazīstams ar lāstekām, kas parādās zemākajos atmosfēras slāņos. Augšpusē šādas ledus adatas brīvi krīt vertikālā virzienā. Kristāliskie ledus gabali griežas, nolaižoties līdz zemei, kamēr tiem ir paralēls izvietojumsattiecībā pret zemi. Cilvēks virza redzi caur kristāliem, kas darbojas kā lēcas un lauž gaismu.
Citas prizmas ir plakanas vai izskatās kā zvaigznes ar sešiem stariem. Gaismas stari, kas krīt uz kristāliem, var netikt refrakcija vai piedzīvot vairākus citus procesus. Reti gadās, ka visi procesi ir skaidri redzami, parasti viena vai otra parādības daļa parādās skaidrāk, bet citas ir vāji pārstāvētas.
Mazais oreols ir ap sauli apļveida aplis, kura rādiuss ir aptuveni 22 grādi. Apļa krāsa no iekšpuses ir sarkanīga, pēc tam ieplūst dzeltenā, b altā krāsā un sajaucas ar zilajām debesīm. Apļa iekšējā zona ir tumša. Tas veidojas gaismas refrakcijas rezultātā gaisā lidojošās ledus adatās. Stari prizmās tiek novirzīti 22 grādu leņķī, tāpēc tie, kas izgājuši cauri kristāliem, novērotājam šķiet novirzīti par 22 grādiem. Tāpēc interjers šķiet tumšs.
Sarkanā krāsa ir mazāk lauzta, un tā ir vismazāk novirzīta no saules. Nākamais ir dzeltens. Pārējie stari sajaucas un izskatās b alti.
Ap 22 grādu oreolu ir 46 grādu oreols. Tās iekšējais apgabals ir arī sarkanīgs, jo gaisma tiek lauzta ledus adatās, kas ir 90 grādu leņķī pret sauli.
Ir zināms arī 90 grādu oreols, tas vāji spīd, gandrīz bez krāsas vai no ārpuses ir sarkans. Zinātnieki vēl nav pilnībā izpētījuši šo šķirni.
Halo ap Mēnesiun citas sugas
Šo optisko parādību bieži novēro, kad debesīs ir viegli mākoņi un daudz miniatūru kristālisku ledus gabalu. Katrs šāds kristāls ir sava veida prizma. Būtībā to forma ir iegareni sešstūri. Gaisma ieplūst priekšējā kristāliskajā reģionā un, izejot no pretējās daļas, tiek lauzta par 22 grādiem.
Ziemā aukstajā gaisā pie ielu lampām var redzēt oreolu. Tas parādās no laternas gaismas.
Ap Sauli oreols var veidoties arī salna sniegotā gaisā. Sniegpārslas ir gaisā, gaisma iet cauri mākoņiem. Vakara saulrietā šī gaisma kļūst sarkana. Iepriekšējos gadsimtos māņticīgos cilvēkus šausminājušas šādas parādības.
Oreols var izskatīties kā varavīksnes krāsas aplis ap Sauli. Šķiet, ja atmosfērā ir daudz kristālu ar sešām skaldnēm, bet tie neatspoguļo, bet lauž saules starus. Lielākā daļa staru ir izkliedēti, nesasniedzot mūsu acis. Pārējie stari sasniedz cilvēka aci, un mēs pamanām zaigojošu apli ap Sauli. Tā rādiuss ir aptuveni 22 grādi vai 46 grādi.
Viltus saule
Zinātnieki ir atzīmējuši, ka halo aplis vienmēr ir spilgtāks sānos. Tas izskaidrojams ar to, ka šeit sastopas vertikālie un horizontālie oreoli. To krustojumos var parādīties viltus saules. Īpaši bieži tas notiek, kad Saule atrodas tuvu horizontam, un šajā laikā mēs vairs nevaram redzēt daļu no vertikālā apļa.
Neīstā saule ir arī optiska parādība, sava veida oreols. Tas parādās sakarā arledus kristāli ar sešām šķautnēm, veidoti kā nagi. Šādi kristāli lidinās atmosfērā vertikālā virzienā, gaisma laužas to sānu virsmās.
Trešā "saule" var veidoties arī tad, ja virs patiesās saules ir redzama tikai oreola apļa virsmas daļa. Tas var būt loka segments vai nesaprotamas formas gaismas punkts. Dažreiz viltus saules ir tik spožas, ka tās nevar atšķirt no īstās saules.
Varavīksne
Šī ir atmosfēras optiskā parādība nepilna apļa formā ar dažādām krāsām.
Senatnes reliģijas varavīksni uzskatīja par tiltu no debesīm uz zemi. Aristotelis uzskatīja, ka varavīksne parādās saules gaismas pilienu atstarošanas dēļ. Kura optiskā parādība joprojām var iepriecināt cilvēku tikpat ļoti kā varavīksne?
17. gadsimtā Dekarts pētīja varavīksnes dabu. Vēlāk Ņūtons eksperimentēja ar gaismu un papildināja Dekarta teoriju, taču nevarēja saprast vairāku varavīksņu veidošanos, atsevišķu krāsu toņu neesamību tajās.
Pilnu varavīksnes teoriju 19. gadsimtā iepazīstināja astronoms no Anglijas D. Ēri. Tieši viņam izdevās atklāt visus varavīksnes procesus. Viņa izstrādātā teorija tiek pieņemta arī šodien.
Varavīksne parādās, kad saules gaisma saskaras ar lietus ūdens priekškaru debesu apgabalā pretī Saulei. Varavīksnes centrs atrodas punktā Saules tālākajā pusē, tas ir, tas nav redzams cilvēka acij. Varavīksnes loks ir apļa daļa ap šo centrālo punktu.
Varavīksnes krāsas ir sakārtotas noteiktā secībā. Viņš ir nemainīgs. Sarkans ir augšējā malā, violets ir apakšā. Starp tām krāsas iet stingrā kārtībā. Varavīksne nesatur visas esošās krāsas. Zaļās krāsas pārsvars norāda uz pāreju uz labvēlīgiem laikapstākļiem.
Aurora Borealis
Tas ir atmosfēras augšējos magnētiskajos slāņos mirdzošs saules vēja atomu un elementu savstarpējās ietekmes dēļ. Polārblāzmas parasti ir zaļas vai zilas ar rozā un sarkanām nokrāsām. Tie var būt lentes vai plankuma veidā. Viņu uzliesmojumus bieži pavada trokšņainas skaņas.
Mirage
Vienkāršas mirāžas maldināšanas ir pazīstamas jebkurai personai. Piemēram, braucot pa sakarsētu asf altu, kā ūdens virsma parādās mirāža. Tas nevienam nav pārsteigums. Kāda optiskā parādība izskaidro mirāžu parādīšanos? Pakavēsimies pie šī jautājuma sīkāk.
Mirāža ir optiski fiziska parādība atmosfērā, kā rezultātā acs redz objektus, kas normālos apstākļos ir paslēpti no redzesloka. Tas ir saistīts ar gaismas staru lūzumu, kad tas plūst cauri gaisa slāņiem. Objekti, kas atrodas ievērojamā attālumā, var pacelties vai nokrist attiecībā pret to patieso atrašanās vietu, vai arī var tikt izkropļoti un iegūt dīvainas formas.
Brocken Ghost
Tā ir parādība, kurā saulrieta vai saullēkta laikā cilvēka ēna, kas atrodas paaugstinājumā, iegūst neaptveramus apmērus, krītot uz tuvumā esošajiem mākoņiem. Tas ir izskaidrotsgaismas staru atstarošana un laušana ar ūdens pilieniem miglas apstākļos. Parādība tika nosaukta pēc viena no Vācijas Harca kalnu virsotnēm.
Sv. Elmo uguns
Šīs ir zilā vai purpursarkanā krāsā mirdzošas otas uz jūras kuģu mastiem. Gaismas var parādīties kalnu augstumos, iespaidīga augstuma ēkās. Šī parādība rodas elektriskās izlādes dēļ vadītāju galos, jo palielinās elektriskā spriedze.
Tās ir optiskās parādības, kas aplūkotas 8. klases stundās. Parunāsim par optiskajām ierīcēm.
Dizains optikā
Optiskās ierīces ir ierīces, kas pārveido gaismas starojumu. Parasti šīs ierīces darbojas redzamā gaismā.
Visas optiskās ierīces var iedalīt divos veidos:
- Ierīces, kurās attēls tiek iegūts ekrānā. Tās ir kameras, filmu kameras, projekcijas ierīces.
- Ierīces, kas mijiedarbojas ar cilvēka aci, bet neveido attēlus ekrānā. Tas ir palielināmais stikls, mikroskops, teleskopi. Šīs ierīces tiek uzskatītas par vizuālām.
Kamera ir optomehāniska ierīce, ko izmanto, lai iegūtu objekta attēlus uz filmas. Kameras dizains ietver kameru un objektīvus, kas veido objektīvu. Objektīvs rada apgrieztu miniatūru objekta attēlu, kas tiek uzņemts filmā. Tas ir saistīts ar gaismas darbību.
Attēls sākotnēji ir neredzams, bet, pateicoties izstrādes risinājumam, kļūst redzams. Šo attēlu saucnegatīvs, tajā gaišās vietas izskatās tumšas, un otrādi. Izveidojiet pozitīvu no negatīva uz gaismjutīga papīra. Izmantojot fotoattēlu palielinātāju, attēls tiek palielināts.
Palielināmais stikls ir objektīvs vai objektīvu sistēma, kas paredzēta objektu palielināšanai, skatoties uz tiem. Lupas novieto blakus acij, tiek izvēlēts attālums, no kura objekts ir skaidri redzams. Palielināmā stikla izmantošana ir balstīta uz skata leņķa palielināšanu, no kura objekts tiek skatīts.
Lai iegūtu lielāku leņķa palielinājumu, izmantojiet mikroskopu. Šajā ierīcē objektu palielināšana notiek optiskās sistēmas dēļ, kas sastāv no objektīva un okulāra. Pirmkārt, skata leņķi palielina objektīvs, pēc tam okulārs.
Tātad, mēs esam apsvēruši galvenās optiskās parādības un ierīces, to šķirnes un īpašības.
