Оптичні явища: приклади. Світло, міраж, північне сяйво, веселка

Людина - великий майстер будувати повітряні замки на піску. Однак практика показує: до матінки природи йому далеко. Майстриня від Бога здатна на такий обман наших почуттів, що дух захоплює! Але як би чарівно не виглядали оптичні явища, приклади яких ми розглянемо, вони не фантасмагорія, а результат перебігу фізичних процесів. У неоднорідній атмосфері Землі промені світла викривляються, викликаючи сонм ілюзій. Але хіба можна уявити собі світ без мрій і видінь? Він був би таким сірим…

Світло і колір

Говорячи про оптичні явища, світло і форми яких спостерігає не одне покоління людей, підкреслимо, що кольору з`являються в атмосфері внаслідок того, що біле світло в ході взаємодії з матеріалами в атмосфері розбивається на складові частини (спектр). Ця взаємодія здійснюється за допомогою однієї з трьох основних форм: відображення, заломлення (рефракції) і дифракції.

Якщо вже мова зайшла про спектр, подумайте про те, як навчити свою дитину запам`ятати сукупності кольорових смуг, які утворюються при проходженні світлового променя через заломлення середу. Допоможе проста фраза: «Кожен (червоний) мисливець (помаранчевий) бажає (жовтий) знати (зелений), де (блакитний) сидить (синій) фазан (фіолетовий)».

віддзеркалення світла є виникнення вторинних хвиль, що поширюються від кордону двох середовищ назад в першу середу. Рефракція - переломлення променів на межі двох середовищ. Дифракція - відгинання світловими потоками твердих частинок, крапель рідини, а також інших матеріалів, присутніх в атмосфері. Все це і є причина процвітаючого у Всесвіті «оптичного обману зору». Прикладів безліч: починаючи від синього кольору неба, міражів і веселки до помилкових сонць і сонячних стовпів.

внутрішнє відображення

Оптичні явища у фізиці - важливий розділ, гідний глибокого вивчення. Так що продовжимо. Відображення має місце, коли світлові промені падають на гладку поверхню і повертаються під кутом, рівним хто входить. Цей феномен пояснює походження кольору: деякі частини білого легше абсорбуються і відображаються, ніж інші. Наприклад, об`єкт, який, як видається, має зелений колір, здається таким тому, що поглинає все довжини хвиль білого світла, за винятком зеленого, який і знаходить своє відображення.

Одна з форм - внутрішнє віддзеркалення - часто присутня в поясненні оптичних явищ. Світло входить в прозоре фізичне тіло (матеріал), наприклад краплю води, через зовнішню поверхню і відсвічує вже від внутрішньої. Потім, вдруге - від матеріалу. Колір веселки частково можна пояснити з точки зору внутрішнього відображення.

Радуга-дуга

Радуга - оптичне явище, яке трапляється, коли сонячне світло і дощ специфічним чином об`єднуються. Промені сонячного світла поділяються на кольори, які ми бачимо в веселці, коли вони входять в дощові краплі. Це відбувається тоді, коли промінь падає на спрямовані до Землі «дождинки» під певним кутом, кольори поділяються (біле світло розкладається в спектр), і ми бачимо яскраву, святкову веселку, що нагадує гігантський напівкруглий міст.

Відео: Оптичні явища. Презентація. Фізика 8 клас.

Здається, строкатість з вигнутих смуг повисає прямо над головою. Випромінює джерело завжди буде за нами: бачити відразу ясне сонечко і красуню-веселку можна (хіба що, якщо використовувати для цієї мети дзеркало). Явище не чуже Місяці. Коли місячна ніч яскрава, можна побачити райдужний «віяло» і поблизу від Селени.

Коли навколо майже нічого не видно, працюють самі сприйнятливі до світла фоторецептори ока людини - «палички». Вони чутливі до смарагдово-зеленої частини спектру, інших квітів «не бачать». В результаті веселка виглядає білястої. Коли освітлення посилюється, підключаються «колбочки», завдяки цим нервових закінченнях дуга виглядає більш квітчастій.

Відео: Оптичні явища в природі

Міраж

Із Землі ми спостерігаємо тільки частина окружності первинної веселки. Світло при цьому зазнає одне відображення. В горах можна побачити круглу веселку. А чи знаєте ви, що «красунь» буває дві і навіть три? Веселка, зметнулася над веселкою, менш яскрава і «перевернута» (адже це відображення першій). Третя трапляється там, де повітря кристально чисте і прозоре (наприклад, в горах). Це що стосується звичного видовища.

Міраж - оптичне явище, яке повсякденним не назвеш. У Росії воно відносно рідко зустрічається. Кожен раз, вимовляючи магічне слово, ми згадуємо легенду про корабель-привид "Летючий голландець". Згідно переказами, за злочини капітана він буде борознити океанські простори аж до другого пришестя.

А ось ще один «голландець». Летючим став крейсер «Рипалс», який затонув в грудні 1941 року біля берегів Цейлону. його побачив "зовсім поруч" екіпаж британського судна "вендор", Який перебував в районі Мальдівських островів. На ділі кораблі поділяли 900 кілометрів!

фата Моргана

"Летючий голландець" та інші - оптичні явища, приклади з когорти приголомшливих міражів «фата-моргана» (названі на честь героїні британського епосу). Незвичайне оптичне явище є поєднання відразу декількох форм. У небі утворюється складне, швидко мінливий зображення. Дивлячись на види того, що знаходиться далеко за горизонтом, здається, можна збожеволіти, настільки вони «відчутні».

Чудеса, викликані атмосферними умовами, можуть збити з пантелику кого завгодно. Особливо такі, як поява "шару води" в пустелі або на гарячій дорозі, викликані заломленням променів. Не тільки діти, а й дорослі не можуть позбутися відчуття, що тварини, колодязі, дерева, будови реальні. Але нажаль!

Світло проходить через шари нерівномірно нагрітого повітря, створюючи своєрідне зображення 3D. Міражі бувають нижні (віддалена рівна поверхня набуває вигляду відкритої води), бічні (виникають поруч з сильно прогрітій вертикальною поверхнею), хроно- (відтворюють події минулого).

Північне сяйво

Розмірковуючи про те, які бувають оптичні явища, неможливо не сказати про північному (Полярному) сяйві. Воно має дві основні форми: красиві блискучі стрічки і плями, що нагадують хмари. Інтенсивне сяйво, як правило, «стрічкове». Трапляється, що кольорові світяться смуги перестають існувати, так і не розбившись на складові.

У темряві небесного простору завісу, як правило, тягнеться у напрямку зі сходу на захід. «Шлейф» може досягати декількох тисяч кілометрів в ширину, і кілька сотень - у висоту. Це не щільний, а тонкий «заслін», крізь який виблискують зірочки. Дуже гарне видовище.

Нижній край «лаштунки» чіткий, має червонуватий або рожевий відтінок, верхній начебто розчиняється в темряві, завдяки чому добре відчувається невимовна глибина простору. Обговоримо чотири види полярних сяйв.

Відео: ОПТИЧНІ ЯВИЩА В АТМОСФЕРІ

однорідна структура

Спокійний, простої форми сяйво, яскраве знизу і розчиняється вгорі, називають однорідною дугой- активну, рухливе, з дрібними складками і струмками - променевої дугою. Сяючі складки, що накладаються один на одного (великі на дрібні), називаються «промениста смуга».

І четвертий вид - коли область з складок і петель стає дуже великою. Після закінчення активності стрічка знаходить однорідну структуру. Є думка, що однорідність - основна властивість «його ясновельможності». Складки виникають лише в період посилення атмосферної активності.

Є й інші оптичні явища. Приклади не забарився перерахувати нижче. Шквал - сяйво, що додає всій полярній шапці білувато-зелене свічення. Він спостерігається на південному і північному полюсах Землі, в Ісландії, Норвегії і т. Д. Явище виникає в результаті світіння намагнічених верхніх шарів атмосфери при взаємодії з зарядженими частинками сонячного вітру (так називають витікання в простір космосу плазми з гелію і водню).

Відео: Оптичні явища в пріроде.wmv

про світлові стовпи можна сказати наступне: вони часті в морозні дні, дуже ефектні.

Святий Ельм в вінцях зелених променів і гало

Є й інші оптичні явища. Наприклад, гало, поява якого пов`язане з крижаними кристалами, що утворюються в атмосфері. З веселкою його ріднить дисперсія (розкладання світла на складові), тільки вже не в краплі, а в твердій структурі льоду.

Райдуги схожі одна на іншу, адже краплі однакові, вони тільки і можуть, що падати. Гало налічує сотню видів, так як кристали різні і дуже «спритні»: то парять, то кружляють, то спрямовуються до Землі.

Мріючи в черговий раз «бути обдуреними», можна помилуватися на помилкове сонце (паргелій) або вогні Святого Ельма. Останні «сидять» на щоглах кораблів, гострих вершинах високих будівель. Містика тут ні при чому. Це електричний розряд в атмосфері. Він часто виникає під час грози або в піщану бурю (коли частинки електризуються).

Фотографи люблять ловити «зелений промінь» (спалах над сонцем і заломлення променів у горизонту). Його найкраще запам`ятовувати на відкритих просторах, в безхмарну погоду. Зате вінці (дифракція світла) добре видно, коли місцевість застилає туман (райдужні кола навколо фари вашого авто - це і є вінці), а небо затягнуте пеленою хмар. У тумані з дрібних крапельок кола особливо гарні. Коли туман згущується - вони розпливаються. Тому зменшення числа райдужних кілець розцінюється як сигнал погіршення погоди. Який же це величезний світ - оптичні явища! Приклади, розібрані нами - лише верхівка айсберга. Знаючи про ці явища, ми зможемо науково пояснити будь-яку атмосферну ілюзію.