Аптычныя з'явы (фізіка, 8 клас). Атмасферны аптычная з'ява. Аптычныя з'явы і прыборы

Здаўна міражы, мігатлівыя фігуры ў паветранай асяроддзі насцярожвалі і жахалі людзей. У нашы дні навукоўцы раскрылі многія таямніцы прыроды, у тым ліку і аптычных з'яў. Іх не здзіўляюць прыродныя загадкі, сутнасць якіх даўно вывучана. У сярэдняй школе сёння праходзяць аптычныя з'явы на фізіцы ў 8 класе, так што зразумець іх прыроду можа любы вучань.

асноўныя паняцці

Навукоўцы старажытнасці лічылі, што чалавечае вока бачыць дзякуючы Абмацванне прадметаў найтонкімі шчупальцамі. Оптыка ў той час была вучэннем аб зроку.

У сярэднявеччы оптыка вывучала святло і яго сутнасць.

Сёння оптыка - гэта частка фізікі, якая вывучае распаўсюджванне святла па разнастайным серадах і яго ўзаемадзеянне з іншымі рэчывамі. Усе пытанні, якія тычацца гледжання, вывучае фізіялагічная оптыка.

Аптычныя з'явы ж - гэта праявы рознапланавых дзеянняў, якія здзяйсняюцца прамянямі святла. Іх вывучае атмасферная оптыка.

Незвычайныя працэсы ў атмасферы

Планету Зямля акружае газавая абалонка, званая атмасферай. Яе таўшчыня складае сотні кіламетраў. Бліжэй да Зямлі атмасфера больш шчыльная, па накіраванню наверх разрэджвае. Фізічныя ўласцівасці атмасфернай абалонкі пастаянна мяняюцца, пласты змешваюцца. Змяняюць тэмпературныя паказчыкі. Шчыльнасць, ступень празрыстасці зрушваюцца.

Ад Сонца і іншых нябесных свяцілаў ў кірунку Зямлі ідуць светлавыя прамяні. Яны праходзяць праз атмасферу Зямлі, якая для іх служыць спецыфічнай аптычнай сістэмай, якая змяняе свае характарыстыкі. Светлавыя прамяні адлюстроўваюцца, рассейваюцца, праходзяць праз атмасферу, асвятляюць зямлю. Пры пэўных умовах шлях прамянёў выгінаецца, таму ўзнікаюць разнастайныя феномены. Найбольш арыгінальнымі аптычнымі з'явамі фізікі лічаць:

• закат сонечнага свяціла;
• з'яўленне вясёлкі;
• Паўночнае ззянне;
• міраж;
• гало.

Разгледзім іх падрабязней.

Гало вакол Сонца

Само слова «гало» па-грэцку азначае «круг». Якое аптычная з'ява ляжыць у яго аснове?

Гало - гэта працэс светопреломления і адлюстравання прамянёў, які ўзнікае ў хмарных крышталях высока ў атмасферы. Выглядае з'ява як свецяцца прамяні каля Сонца, абмежаваныя цёмным інтэрвалам. Звычайна гало ўтвараюцца перад цыклонамі і могуць быць іх прадвеснікамі.

Водныя кроплі замярзаюць у паветры і прымаюць правільную призменную форму з шасцю бакамі. Усе знаёмыя з ледзяшамі, якія з'яўляюцца ў ніжніх атмасферных слаях. Наверсе такія ледзяныя іголачкі свабодна апускаюцца ў вертыкальным кірунку. Крышталічныя ільдзінкі кружацца, спускаюцца на зямлю, пры гэтым яны маюць паралельнае размяшчэнне ў адносінах да зямлі. Чалавек накіроўвае зрок праз крышталі, якія выступаюць у ролі лінзаў і пераламляюць святло.

Іншыя прызмы атрымліваюцца плоскімі або выглядаюць як зоркі з шасцю прамянямі. Прамяні святла, трапляючы на крышталі, могуць не падвергнуцца праламлення або выпрабаваць шэраг іншых працэсаў. Рэдка здараецца, каб усе працэсы былі добра бачныя, звычайна тая ці іншая частка з'явы праяўляецца выразней, а іншыя прадстаўлены слаба.

Малое гало - гэта акружнасць вакол сонца з радыусам прыкладна ў 22 градуса. Колер круга - чырванаваты знутры, далей перацякае ў жоўты, белы і змешваецца з блакітным небам. Унутраная вобласць круга цёмная. Ён утвараецца ў выніку светопреломления ў іголках з лёду, якія лётаюць у паветры. Прамяні ў прызмах адхіляюцца пад вуглом 22 градуса, таму тыя з іх, якія прайшлі праз крышталі, назіральніку паказваюцца адхіленнямі на 22 градуса. Таму ўнутраная прастора ўяўляецца цёмным.

Чырвоны колер праламляецца менш, паказваецца найменш адхіленнямі ад сонца. Далей варта жоўты. Іншыя прамяні змешваюцца і паўстаюць погляду белымі.

Бывае гало з вуглом у 46 градусаў, яно размяшчаецца вакол гало ў 22 градуса. Яго ўнутраная вобласць таксама чырвоная, таму што святло перажывае пераламленне ў ледзяных іголках, павернутых да сонца на 90 градусаў.

Вядома і 90-градуснае гало, яно слаба свеціцца, амаль не мае колеру або афарбавана чырвоным з вонкавага боку. Навукоўцы дадзеную разнавіднасць пакуль не вывучылі ў поўнай меры.

Гало вакол Месяца і іншыя віды

Гэта аптычная з'ява часта відаць, калі на небе лёгкія аблокі і мноства мініяцюрных крышталічных ільдзінак. Кожны такі крышталь з'яўляецца своеасаблівай прызмай. У асноўным іх форма - выцягнутыя шасцікантовікі. Святло ўваходзіць у пярэднюю крышталічную вобласць і, выходзячы ў процілеглы частка, праламляецца на 22 градуса.

У зімовы час каля вулічных ліхтароў ў халодным паветры можна разглядзець гало. Яно з'яўляецца з-за святла ліхтара.

Вакол Сонца гало можа сфармавацца і ў марозным заснежаным паветры. Сняжынкі лунаюць у паветры, святло праходзіць скрозь аблокі. У вячэрнім заходзе гэтае святло становіцца чырвоным. У мінулыя стагоддзі забабонныя людзі прыходзілі ў жах ад падобных з'яў.

Гало можа выглядаць як круг вясёлкавага колеру вакол Сонца. Яно з'яўляецца, калі ў атмасферы шмат крышталяў з шасцю гранямі, але яны не адлюстроўваюць, а пераламляюць прамяні сонца. Большая частка прамянёў пры гэтым рассейваецца, ня дабіраючыся да нашага погляду. Астатнія прамяні дасягаюць чалавечых вачэй, і мы заўважаем вясёлкавую акружнасць вакол Сонца. Яго радыус - прыкладна 22 градуса або 46 градусаў.

ілжывае Сонца

Навукоўцы адзначылі, што акружнасць гало заўсёды больш яркая па бакавых баках. Гэта тлумачыцца тым, што тут сустракаюцца вертыкальнае і гарызантальнае гало. У месцах іх скрыжавання могуць з'явіцца ілжывыя сонца. Асабліва часта гэта бывае, калі Сонца знаходзіцца недалёка ад гарызонту, у гэты час частка вертыкальнага круга мы ўжо не бачым.

Несапраўднае сонца - гэта таксама аптычная з'ява, разнавіднасць гало. З'яўляецца яно з-за ледзяных крышталяў з шасцю гранямі, якія маюць форму, якая нагадвае цвікі. Такія крышталі лунаюць у атмасферы ў вертыкальным кірунку, святло праламляецца ў іх бакавых гранях.

Можа ўтварыцца і трэцяе «сонца», калі над сапраўдным сонцам відаць толькі павярхоўная частка круга гало. Яно можа быць адрэзкам дугі або свеціцца плямай незразумелай формы. Часам ілжывыя сонца настолькі яркія, што іх не адрозніш ад сапраўднага Сонца.

вясёлка

Гэта атмасферны аптычная з'ява ў выглядзе няпоўнага круга з рознымі кветкамі.

Рэлігіі старажытнасці лічылі вясёлку мостам ад неба да зямлі. Арыстоцель лічыў, што вясёлка з'яўляецца з-за адлюстравання кропель сонечнага святла. Якое аптычная з'ява яшчэ здольна так радаваць чалавека, як гэта робіць вясёлка?

У XVII стагоддзі Дэкарт вывучыў прыроду вясёлкі. Пазней Ньютан праводзіў эксперыменты са святлом і дапоўніў тэорыю Дэкарта, але не змог зразумець фарміравання некалькіх вясёлак, адсутнасці ў іх асобных каляровых адценняў.

Поўная тэорыя вясёлкі быў прадстаўлена ў XIX стагоддзі астраномам з Англіі Д. Эры. Менавіта яму ўдалося раскрыць усе працэсы вясёлкі. Распрацаваная ім тэорыя прымаецца і ў нашы дні.

Вясёлка з'яўляецца тады, калі святло сонца трапляе на заслону дажджавой вады ў вобласці неба, зваротнай ад Сонца. Цэнтр вясёлкі размяшчаецца ў кропцы з адваротнага боку Сонца, гэта значыць яна не бачная воку чалавека. Дуга вясёлкі - гэта частка круга вакол гэтай цэнтральнай кропкі.

Колеру ў вясёлцы размяшчаюцца ў вызначаным парадку. Ён сталы. Чырвоны - па верхнім боку, фіялетавы - па ніжнім. Паміж імі колеру ідуць у строгай расстаноўцы. У вясёлцы маюцца не ўсе існуючыя колеру. Перавага зялёнага колеру кажа аб пераходзе да спрыяльным надвор'і.

палярнае ззянне

Гэта свячэнне ў верхніх магнітных пластах атмасферы з-за ўзаемаўплыву атамаў і элементаў сонечнага ветру. Звычайна ззяння валодаюць зялёным або сінім адценнямі з украпінамі ружовага і чырвонага. Яны могуць мець форму стужкі або плямы. Іх воплескі часта суправаджаюць шумныя гукі.

міраж

Простыя міражнай падманы знаёмыя любому чалавеку. Напрыклад, пры яздзе па нагрэтым асфальце міраж ўяўляецца як водная роўнядзь. Гэта ні ў кога не выклікае здзіўлення. Якое аптычная з'ява тлумачыць з'яўленне міражоў? Спынімся на гэтым пытанні падрабязней.

Міраж - гэта аптычнае фізічная з'ява ў атмасферы, у выніку якога вока бачыць прадметы, схаваныя ад погляду ў звычайных умовах. Гэта тлумачыцца праламлення светлавога прамяня пры праходжанні скрозь паветраныя пласты. Аб'екты, якія знаходзяцца на значнай адлегласці, пры гэтым могуць падняцца або апусціцца адносна свайго сапраўднага месцазнаходжання, а могуць скажацца і набываць мудрагелістыя абрысы.

Брокенский прывід

Гэта з'ява, пры якім на заходзе або ўзыходзе сонечнага свяціла цень чалавека, які знаходзіцца на ўзвышшы, набывае неспасціжныя маштабы, паколькі трапляе на аблокі, якія знаходзяцца паблізу. Гэта тлумачыцца адбіцця і праламлення светлавых прамянёў воднымі кроплямі ў туманных умовах. Феномен назвалі па імені адной з вышынь германскіх гор Гарц.

Агні святога Эльма

Гэта свецяцца пэндзля блакітны або фіялетавай афарбоўкі на мачтах марскіх судоў. Агні могуць з'яўляцца на горных ўзвышшах, на будынках вялікай вышыні. Гэта з'ява ўзнікае дзякуючы электроразряд на канцах правадыроў з-за таго, што ўзрастае электрычная напружанасць.

Такія разгляданыя на ўроках 8 класа аптычныя з'явы. Пагаворым пра прылады оптыкі.

Канструкцыі ў оптыцы

Аптычнымі прыборамі лічацца прылады, пераўтваральныя светлавое выпраменьванне. Звычайна гэтыя прыборы працуюць у бачным святле.

Усе аптычныя прылады можна падпадзяліць на два выгляду:

1. Прыборы, у якіх малюнак атрымліваецца на экране. Гэта фотаапараты, кінаапарата, праекцыйных апараты.
2. Прылады, якія ўзаемадзейнічаюць з вокам чалавека, але не ўтвараюць малюнкаў на экране. Гэта лупа, мікраскоп, тэлескопы. Гэтыя прыборы лічацца візуальнымі.

Фотаапарат - гэта оптыка-механічнае прылада, якое ўжываецца для атрымання малюнкаў прадмета на фотастужцы. Канструкцыя фотаапарата ўключае ў сябе камеру і лінзы, якія ўтвараюць аб'ектыў. Аб'ектыў стварае перавернуты паменшаная выява аб'екта, фіксуемы на плёнцы. Гэта адбываецца дзякуючы дзеянню святла.

Малюнак спачатку нябачна, але, дзякуючы праяўляць раствору, становіцца бачным. Гэта выява называюць негатывам, у ім светлыя месцы выглядаюць цёмнымі, і наадварот. З негатыву робяць пазітыў на святлоадчувальнай паперы. З дапамогай фотапавелічальніка малюнак павялічваюць.

Лупа - гэта лінза або сістэма лінзаў, прызначаная для павелічэння прадметаў у працэсе іх разгледжвання. Лупу размяшчаюць побач з вокам, падбіраюць адлегласць, з якога прадмет бачыцца выразна. Прымяненне лупы заснавана на павелічэнні кута зроку, пад якім разглядаецца прадмет.

Каб атрымаць большую кутняе павелічэнне, выкарыстоўваюць мікраскоп. У гэтай прыладзе павелічэнне прадметаў адбываецца дзякуючы аптычнай сістэме, якая складаецца з аб'ектыва і акуляра. Спачатку кут зроку павялічваецца аб'ектывам, далей - акулярам.

Такім чынам, мы разгледзелі асноўныя аптычныя з'явы і прыборы, іх разнавіднасці і асаблівасці.