Durant molt de temps, miratges, figures parpellejants a l'aire, gent alarmada i aterrida. Avui en dia, els científics han revelat molts secrets de la natura, inclosos els fenòmens òptics. No els sorprenen els misteris naturals, l'essència dels quals s'ha estudiat durant molt de temps. Avui a l'institut, els fenòmens òptics s'ensenyen a la física a 8è de primària, de manera que qualsevol alumne pot entendre la seva naturalesa.
Conceptes bàsics
Els científics de l'antiguitat creien que l'ull humà veu palpant objectes amb els tentacles més prims. L'òptica en aquella època era l'estudi de la visió.
A l'edat mitjana, l'òptica estudiava la llum i la seva essència.
Avui, l'òptica és una part de la física que estudia la propagació de la llum a través de diversos mitjans i la seva interacció amb altres substàncies. Tots els problemes relacionats amb la visió s'estudien mitjançant òptica fisiològica.
Els fenòmens òptics són manifestacions d'accions diverses realitzades pels raigs de llum. S'estudien per l'òptica atmosfèrica.
Processos inusuals a l'atmosfera
El planeta Terra està envoltat per una closca gasosa anomenada atmosfera. El seu gruix és de centenars de quilòmetres. Més a prop de la Terra, l'atmosfera és més densa, en direcciócap amunt és escàs. Les propietats físiques de la closca atmosfèrica canvien constantment, les capes es barregen. Canviar les temperatures. Densitat, canvi de transparència.
Els raigs de llum van del Sol i altres cossos celestes cap a la Terra. Passen per l'atmosfera terrestre, que els serveix com a sistema òptic específic, canviant-ne les característiques. Els raigs de llum reflecteixen, es dispersen, travessen l'atmosfera, il·luminen la terra. En determinades condicions, el camí dels raigs està doblegat, de manera que es produeixen diversos fenòmens. Els físics consideren els fenòmens òptics més originals:
- posta de sol;
- aparició de l'arc de Sant Martí;
- aurores boreals;
- mirage;
- halo.
Mirem-los més de prop.
Halo al voltant del sol
La mateixa paraula "halo" en grec significa "cercle". Quin fenomen òptic hi ha a la base?
Halo és el procés de refracció i reflexió dels raigs que es produeix en els cristalls de núvols a l'alçada de l'atmosfera. El fenomen sembla uns raigs lluminosos prop del Sol, limitats per un interval fosc. Els halos se solen formar abans dels ciclons i poden ser els seus precursors.
Les gotes d'aigua es congelen a l'aire i prenen la forma prismàtica correcta amb sis costats. Tothom està familiaritzat amb els glaçons que apareixen a les capes atmosfèriques inferiors. A la part superior, aquestes agulles de gel cauen lliurement en direcció vertical. Els bancs de gel cristal·lí estan girant, baixant a terra, mentre tenen una disposició paral·lelarelació amb la terra. Una persona dirigeix la visió a través dels cristalls, que actuen com a lents i refracten la llum.
La resta de prismes són plans o semblen estrelles amb sis raigs. Els raigs de llum que cauen sobre els cristalls poden no patir refracció o experimentar una sèrie d' altres processos. Poques vegades passa que tots els processos siguin clarament visibles, normalment una o altra part del fenomen apareix més clarament, mentre que d' altres estan mal representats.
Un petit halo és un cercle al voltant del sol amb un radi d'uns 22 graus. El color del cercle és vermellós per dins, després flueix en groc, blanc i es barreja amb el cel blau. La zona interior del cercle és fosca. Es forma com a resultat de la refracció de la llum en les agulles de gel que volen a l'aire. Els raigs dels prismes es desvien en un angle de 22 graus, de manera que els que han passat pels cristalls semblen a l'observador desviats 22 graus. Per tant, l'interior sembla fosc.
El color vermell es refracta menys, mostrant el menys desviat del sol. El següent és el groc. Els altres raigs es barregen i apareixen blancs.
Hi ha un halo de 46 graus al voltant del halo de 22 graus. La seva regió interior també és vermellosa perquè la llum es refracta en agulles de gel que es troben a 90 graus de cara al sol.
També es coneix l'aureola de 90 graus, brilla lleugerament, gairebé no té color o és de color vermell a l'exterior. Els científics encara no han estudiat completament aquesta varietat.
Halo al voltant de la Llunai altres espècies
Aquest fenomen òptic es veu sovint quan hi ha núvols lleugers i molts bancs de gel cristal·lí en miniatura al cel. Cadascun d'aquests cristalls és una mena de prisma. Bàsicament, la seva forma és d'hexàgons allargats. La llum entra a la regió cristal·lina frontal i, en sortir per la part oposada, es refracta 22 graus.
A l'hivern es pot veure un halo a l'aire fred prop dels fanals. Apareix a la llum d'una llanterna.
Un halo al voltant del Sol també es pot formar a l'aire nevat i glaçat. Els flocs de neu estan a l'aire, la llum passa pels núvols. A la posta de sol al vespre, aquesta llum es torna vermella. Als segles passats, les persones supersticioses estaven horrorizades per aquests fenòmens.
L'aureola pot semblar un cercle de colors de l'arc de Sant Martí al voltant del Sol. Sembla si hi ha molts cristalls amb sis cares a l'atmosfera, però no reflecteixen, sinó que refracten els raigs del sol. La majoria dels raigs es dispersen i no arriben als nostres ulls. La resta de raigs arriben a l'ull humà, i observem un cercle iridescent al voltant del Sol. El seu radi és d'aproximadament 22 graus o 46 graus.
Fals Sol
Els científics han observat que el cercle del halo sempre és més brillant als costats. Això s'explica pel fet que els halos verticals i horitzontals es troben aquí. Poden aparèixer falsos sols a les seves interseccions. Això passa especialment sovint quan el Sol està a prop de l'horitzó, moment en què ja no podem veure part del cercle vertical.
El fals sol també és un fenomen òptic, una mena d'aureola. Sembla degut acristalls de gel amb sis cares, amb forma d'ungles. Aquests cristalls planen a l'atmosfera en direcció vertical, la llum es refracta a les seves cares laterals.
Un tercer "sol" també es pot formar si només la part superficial del cercle halo és visible per sobre del sol veritable. Pot ser un segment d'arc o un punt lluminós de forma incomprensible. De vegades, els falsos sols són tan brillants que no es poden distingir del sol real.
Arc de Sant Martí
Aquest és un fenomen òptic atmosfèric en forma de cercle incomplet amb diferents colors.
Les religions de l'antiguitat consideraven l'arc de Sant Martí com un pont del cel a la terra. Aristòtil creia que l'arc de Sant Martí apareix a causa del reflex de les gotes de llum solar. Quin fenomen òptic encara pot agradar a una persona tant com un arc de Sant Martí?
Al segle XVII, Descartes va estudiar la naturalesa de l'arc de Sant Martí. Més tard, Newton va experimentar amb la llum i va complementar la teoria de Descartes, però no va poder entendre la formació de diversos arcs de Sant Martí, l'absència de matisos de color individuals en ells.
La teoria completa de l'arc de Sant Martí va ser presentada al segle XIX per un astrònom d'Anglaterra, D. Erie. Va ser ell qui va aconseguir revelar tots els processos de l'arc de Sant Martí. La teoria que va desenvolupar encara s'accepta avui dia.
Apareix un arc de Sant Martí quan la llum del sol colpeja una cortina d'aigua de pluja a la regió del cel oposada al Sol. El centre de l'arc de Sant Martí es troba en un punt a l'extrem del Sol, és a dir, no és visible per l'ull humà. L'arc de l'arc de Sant Martí és la part del cercle al voltant d'aquest punt central.
Els colors de l'arc de Sant Martí es col·loquen en un ordre determinat. Ell és constant. El vermell està a la vora superior, el morat a la part inferior. Entre ells, els colors van en una disposició estricta. L'arc de Sant Martí no conté tots els colors existents. El predomini del verd indica la transició a un temps favorable.
Aurora Boreal
Aquest és un resplendor a les capes magnètiques superiors de l'atmosfera a causa de la influència mútua d'àtoms i elements del vent solar. Les aurores solen ser verdes o blaves amb tocs de rosa i vermell. Poden tenir forma de cinta o taca. Les seves ràfegues solen anar acompanyades de sons sorollosos.
Mirage
Els simples enganys miratges són coneguts per a qualsevol persona. Per exemple, quan es condueix per asf alt calent, apareix un miratge com a superfície d'aigua. Això no és una sorpresa per a ningú. Quin fenomen òptic explica l'aparició dels miratges? Anem a parlar d'aquest tema amb més detall.
El miratge és un fenomen físic òptic a l'atmosfera, com a conseqüència del qual l'ull veu objectes que s'oculten a la vista en condicions normals. Això es deu a la refracció del feix de llum quan flueix a través de les capes d'aire. Els objectes que es troben a una distància considerable poden pujar o baixar en relació a la seva ubicació real, o es poden distorsionar i prendre formes estranyes.
Brocken Ghost
Es tracta d'un fenomen en el qual, a la posta o la sortida del sol, l'ombra d'una persona que es troba en una elevació adquireix proporcions incomprensibles, ja que cau sobre els núvols que hi ha a prop. Això s'explicareflex i refracció dels raigs de llum per gotes d'aigua en condicions de boira. El fenomen va rebre el nom d'una de les altures de les muntanyes alemanyes de Harz.
Foc de Sant Elmo
Són pinzells lluminosos de color blau o morat als pals dels vaixells. Les llums poden aparèixer en altures muntanyoses, en edificis d'alçada impressionant. Aquest fenomen es produeix a causa de les descàrregues elèctriques als extrems dels conductors pel fet que la tensió elèctrica augmenta.
Aquests són els fenòmens òptics considerats a les lliçons de 8è. Parlem de dispositius òptics.
Dissenys en òptica
Els dispositius òptics són dispositius que converteixen la radiació lumínica. Normalment aquests dispositius funcionen amb llum visible.
Tots els dispositius òptics es poden dividir en dos tipus:
- Dispositius en què s'obté la imatge a la pantalla. Són càmeres, càmeres de cinema i dispositius de projecció.
- Dispositius que interactuen amb l'ull humà, però que no formen imatges a la pantalla. Això és una lupa, microscopi, telescopis. Aquests dispositius es consideren visuals.
Una càmera és un dispositiu optomecànic que s'utilitza per obtenir imatges d'un objecte en una pel·lícula. El disseny de la càmera inclou una càmera i les lents que formen la lent. La lent crea una imatge en miniatura invertida de l'objecte que es captura a la pel·lícula. Això es deu a l'acció de la llum.
La imatge és inicialment invisible, però gràcies a la solució de desenvolupament, es fa visible. Aquesta imatge es diunegatiu, en ell els llocs brillants semblen foscos, i viceversa. Feu un positiu del negatiu en paper fotosensible. Amb una ampliadora de fotos, la imatge s'amplia.
Una lupa és una lent o un sistema de lents dissenyats per augmentar objectes mentre els mireu. La lupa es col·loca al costat de l'ull, es selecciona la distància des de la qual es veu clarament l'objecte. L'ús d'una lupa es basa en augmentar l'angle de visió des del qual es veu l'objecte.
Per obtenir més augments angulars, utilitzeu un microscopi. En aquest dispositiu, l'ampliació dels objectes es produeix gràcies al sistema òptic, format per una lent i un ocular. Primer, l'angle de visió augmenta amb la lent i després amb l'ocular.
Per tant, hem considerat els principals fenòmens i dispositius òptics, les seves varietats i característiques.
