Po dlouhou dobu fata morgány, mihotající se postavy ve vzduchu, znepokojení a vyděšení lidé. V dnešní době vědci odhalili mnohá tajemství přírody, včetně optických jevů. Nepřekvapí je přírodní záhady, jejichž podstata je již dlouho studována. Na střední škole se dnes optické jevy vyučují ve fyzice v 8. třídě, takže každý student může pochopit jejich podstatu.
Základní pojmy
Vědci starověku věřili, že lidské oko vidí hmatem předměty s nejtenčími chapadly. Optika byla v té době studiem vidění.
Ve středověku optika studovala světlo a jeho podstatu.
Dnes je optika součástí fyziky, která studuje šíření světla různými médii a jeho interakci s jinými látkami. Všechny problémy související s viděním jsou studovány fyziologickou optikou.
Optické jevy jsou projevy různých akcí prováděných paprsky světla. Jsou studovány atmosférickou optikou.
Neobvyklé procesy v atmosféře
Planeta Země je obklopena plynným obalem zvaným atmosféra. Jeho tloušťka je stovky kilometrů. Blíže k Zemi je atmosféra hustší, ve směrunahoru je řídké. Fyzikální vlastnosti atmosférického obalu se neustále mění, vrstvy se mísí. Změňte teploty. Hustota, posun průhlednosti.
Světelné paprsky jdou ze Slunce a dalších nebeských těles směrem k Zemi. Procházejí zemskou atmosférou, která pro ně slouží jako specifický optický systém měnící jeho vlastnosti. Světelné paprsky se odrážejí, rozptylují, procházejí atmosférou, osvětlují zemi. Za určitých podmínek je dráha paprsků ohnutá, takže dochází k různým jevům. Fyzici považují za nejpůvodnější optické jevy:
- západ slunce;
- vzhled duhy;
- severní světla;
- mirage;
- halo.
Pojďme se na ně podívat blíže.
Halo kolem Slunce
Samotné slovo „halo“v řečtině znamená „kruh“. Jaký optický jev je za tím?
Halo je proces lomu a odrazu paprsků, který se vyskytuje v oblačných krystalech vysoko v atmosféře. Tento jev vypadá jako světelné paprsky v blízkosti Slunce, omezené tmavým intervalem. Halo se obvykle tvoří před cyklóny a mohou být jejich předchůdci.
Kapky vody zamrznou ve vzduchu a získají správný hranolový tvar se šesti stranami. Každý zná rampouchy objevující se ve spodních vrstvách atmosféry. Nahoře takové ledové jehly volně padají ve svislém směru. Krystalické ledové kry se točí, klesají k zemi, přičemž jsou podélně uspořádány paralelněvztah k zemi. Člověk řídí vidění prostřednictvím krystalů, které fungují jako čočky a lámou světlo.
Ostatní hranoly jsou ploché nebo vypadají jako hvězdy se šesti paprsky. Paprsky světla dopadající na krystaly nemusí podléhat lomu nebo procházet řadou dalších procesů. Málokdy se stane, že jsou všechny procesy jasně viditelné, obvykle se jedna nebo druhá část jevu objeví jasněji, zatímco jiné jsou špatně zastoupeny.
Malé halo je kruh kolem Slunce o poloměru asi 22 stupňů. Barva kruhu je zevnitř načervenalá, poté přechází do žluté, bílé a mísí se s modrou oblohou. Vnitřní oblast kruhu je tmavá. Vzniká v důsledku lomu světla v ledových jehličkách létajících ve vzduchu. Paprsky v hranolech jsou vychýleny pod úhlem 22 stupňů, takže ty, které prošly krystaly, se pozorovateli jeví jako vychýlené o 22 stupňů. Proto se interiér jeví tmavý.
Červená barva se méně láme a je nejméně odkloněna od slunce. Další na řadě je žlutá. Ostatní paprsky se mísí a vypadají bílé.
Kolem 22stupňového halo je 46stupňové halo. Jeho vnitřní oblast je také načervenalá, protože světlo se láme v ledových jehličkách, které jsou otočeny o 90 stupňů ke Slunci.
Známé je i 90stupňové halo, které slabě svítí, nemá téměř žádnou barvu nebo je zvenku zbarveno do červena. Vědci tuto odrůdu ještě plně neprostudovali.
Halo kolem Měsícea další druhy
Tento optický jev je často vidět, když jsou na obloze lehké mraky a mnoho miniaturních krystalických ledových krů. Každý takový krystal je jakýmsi hranolem. Jejich tvarem jsou v podstatě protáhlé šestiúhelníky. Světlo vstupuje do přední krystalické oblasti a při výstupu z opačné části se láme o 22 stupňů.
V zimě je ve studeném vzduchu poblíž pouličních lamp vidět svatozář. Objevuje se ve světle lucerny.
V mrazivém zasněženém vzduchu se také může vytvořit halo kolem Slunce. Sněhové vločky jsou ve vzduchu, světlo prochází mraky. Při večerním západu slunce toto světlo zčervená. V minulých stoletích byli pověrčiví lidé takovými jevy zděšeni.
Svatozář může vypadat jako duhový kruh kolem Slunce. Zdá se, že v atmosféře je mnoho krystalů se šesti plochami, které však sluneční paprsky neodrážejí, ale lámou. Většina paprsků je rozptýlená a nedosahuje našich očí. Zbytek paprsků dosáhne lidského oka a my si všimneme duhového kruhu kolem Slunce. Jeho poloměr je přibližně 22 stupňů nebo 46 stupňů.
Falešné slunce
Vědci si všimli, že kruh s halo je po stranách vždy jasnější. To se vysvětluje tím, že se zde setkávají vertikální a horizontální halo. Na jejich průsečíkech se mohou objevit falešná slunce. To se stává zvláště často, když je Slunce blízko horizontu, kdy už nevidíme část vertikálního kruhu.
Falešné slunce je také optický jev, jakési halo. Zdá se to kvůliledové krystaly se šesti plochami ve tvaru hřebíků. Takové krystaly se vznášejí v atmosféře ve vertikálním směru, světlo se láme na jejich bočních plochách.
Třetí „slunce“se může také vytvořit, pokud je nad skutečným sluncem viditelná pouze povrchová část kruhu halo. Může to být segment oblouku nebo svítící bod nepochopitelného tvaru. Někdy jsou falešná slunce tak jasná, že jsou k nerozeznání od skutečného Slunce.
Rainbow
Jedná se o atmosférický optický jev ve formě neúplného kruhu s různými barvami.
Starověká náboženství považovala duhu za most z nebe na zem. Aristoteles věřil, že duha se objevuje v důsledku odrazu kapek slunečního světla. Jaký optický jev ještě dokáže potěšit člověka stejně jako duha?
V 17. století studoval Descartes povahu duhy. Později Newton experimentoval se světlem a doplnil Descartovu teorii, ale nedokázal pochopit vznik několika duh, absenci jednotlivých barevných odstínů v nich.
Úplnou teorii duhy představil v 19. století astronom z Anglie D. Erie. Byl to on, kdo dokázal odhalit všechny procesy duhy. Teorie, kterou vyvinul, je dodnes přijímána.
Duha se objeví, když sluneční světlo dopadne na clonu dešťové vody v oblasti oblohy naproti Slunci. Střed duhy se nachází v bodě na odvrácené straně Slunce, to znamená, že není viditelný lidským okem. Oblouk duhy je částí kruhu kolem tohoto centrálního bodu.
Barvy v duze jsou umístěny v určitém pořadí. Je stálý. Červená je na horním okraji, fialová je na spodním. Mezi nimi jdou barvy v přísném uspořádání. Duha neobsahuje všechny existující barvy. Převaha zelené znamená přechod do příznivého počasí.
Aurora Borealis
Jde o záři v horních magnetických vrstvách atmosféry v důsledku vzájemného vlivu atomů a prvků slunečního větru. Aurora jsou obvykle zelené nebo modré s nádechem růžové a červené. Mohou být ve formě stuhy nebo skvrny. Jejich výbuchy jsou často doprovázeny hlučnými zvuky.
Mirage
Jednoduché přeludy zná každý člověk. Například při jízdě po rozpáleném asf altu se jako vodní plocha objeví fata morgána. To nikoho nepřekvapí. Jaký optický jev vysvětluje vzhled fata morgány? Pojďme se této problematice věnovat podrobněji.
Mirage je optický fyzikální jev v atmosféře, jehož výsledkem je, že oko vidí předměty, které jsou za normálních podmínek skryté. To je způsobeno lomem světelného paprsku, když proudí vrstvami vzduchu. Předměty, které jsou ve značné vzdálenosti, mohou stoupat nebo klesat vzhledem ke své skutečné poloze, nebo mohou být zkreslené a nabývat bizarních tvarů.
Brocken Ghost
Jedná se o jev, při kterém při západu nebo východu slunce nabývá stín člověka, který je na vyvýšenině, nepochopitelných rozměrů, protože dopadá na mraky, které jsou poblíž. Toto je vysvětlenoodraz a lom světelných paprsků kapkami vody za mlhy. Tento jev byl pojmenován po jedné z výšin německého pohoří Harz.
Oheň svatého Elma
Jsou to svítící štětce modré nebo fialové barvy na stěžních námořních lodí. Světla se mohou objevit v horských výšinách, na budovách impozantní výšky. K tomuto jevu dochází v důsledku elektrických výbojů na koncích vodičů v důsledku toho, že se zvyšuje elektrické napětí.
Toto jsou optické jevy, o kterých se uvažuje v hodinách 8. ročníku. Pojďme si promluvit o optických zařízeních.
Design v optice
Optická zařízení jsou zařízení, která převádějí světelné záření. Obvykle tato zařízení pracují ve viditelném světle.
Všechna optická zařízení lze rozdělit do dvou typů:
- Zařízení, ve kterých se obraz získává na obrazovce. Jedná se o fotoaparáty, filmové kamery, promítací zařízení.
- Zařízení, která interagují s lidským okem, ale nevytvářejí obraz na obrazovce. Jedná se o lupu, mikroskop, dalekohledy. Tato zařízení jsou považována za vizuální.
Kamera je opto-mechanické zařízení používané k získávání snímků objektu na filmu. Konstrukce fotoaparátu zahrnuje fotoaparát a čočky, které tvoří objektiv. Čočka vytváří převrácený miniaturní obraz předmětu, který je zachycen na film. To je způsobeno působením světla.
Obrázek je zpočátku neviditelný, ale díky vyvíjecímu řešení se stává viditelným. Tento obrázek se nazývánegativní, v něm světlá místa vypadají tmavě a naopak. Vyrobte z negativu pozitiv na fotocitlivý papír. Pomocí zvětšovače fotek se obrázek zvětší.
Lupa je čočka nebo systém čoček navržený tak, aby zvětšoval předměty při pohledu na ně. Lupa je umístěna vedle oka, je zvolena vzdálenost, ze které je objekt jasně vidět. Použití lupy je založeno na zvětšení úhlu pohledu, ze kterého je objekt pozorován.
Chcete-li získat větší úhlové zvětšení, použijte mikroskop. V tomto zařízení dochází ke zvětšení objektů díky optickému systému, který se skládá z čočky a okuláru. Nejprve se zorný úhel zvětší objektivem a poté okulárem.
Zvážili jsme tedy hlavní optické jevy a zařízení, jejich odrůdy a vlastnosti.
