Lange tijd luchtspiegelingen, flikkerende figuren in de lucht, gealarmeerde en doodsbange mensen. Tegenwoordig hebben wetenschappers veel geheimen van de natuur onthuld, waaronder optische verschijnselen. Ze zijn niet verrast door natuurlijke mysteries, waarvan de essentie al lang is bestudeerd. Op de middelbare school worden tegenwoordig optische fenomenen in de natuurkunde onderwezen in de 8e klas, zodat elke student hun aard kan begrijpen.
Basisconcepten
Wetenschappers uit de oudheid geloofden dat het menselijk oog ziet door objecten met de dunste tentakels te voelen. Optica was in die tijd de studie van het gezichtsvermogen.
In de Middeleeuwen bestudeerde de optica licht en zijn essentie.
Tegenwoordig is optica een onderdeel van de natuurkunde dat de voortplanting van licht door verschillende media en de interactie met andere stoffen bestudeert. Alle problemen met betrekking tot het gezichtsvermogen worden bestudeerd door fysiologische optica.
Optische verschijnselen zijn manifestaties van verschillende acties die worden uitgevoerd door lichtstralen. Ze worden bestudeerd door atmosferische optica.
Ongebruikelijke processen in de atmosfeer
Planeet Aarde is omgeven door een gasvormige schil die de atmosfeer wordt genoemd. De dikte is honderden kilometers. Dichter bij de aarde is de atmosfeer dichter, in de richtingnaar boven is schaars. De fysieke eigenschappen van de atmosferische schaal veranderen voortdurend, de lagen worden gemengd. Verander temperaturen. Dichtheid, transparantieverschuiving.
Lichtstralen gaan van de zon en andere hemellichamen naar de aarde. Ze gaan door de atmosfeer van de aarde, die voor hen als een specifiek optisch systeem dient, waardoor de kenmerken ervan veranderen. Lichtstralen reflecteren, verstrooien, gaan door de atmosfeer, verlichten de aarde. Onder bepaalde omstandigheden is het pad van de stralen gebogen, waardoor er verschillende verschijnselen optreden. Natuurkundigen beschouwen de meest originele optische fenomenen:
- zonsondergang;
- uiterlijk van de regenboog;
- noorderlicht;
- mirage;
- halo.
Laten we ze eens nader bekijken.
Halo rond de zon
Het woord "halo" in het Grieks betekent "cirkel". Welk optisch fenomeen ligt eraan ten grondslag?
Halo is het proces van breking en reflectie van stralen dat optreedt in wolkenkristallen hoog in de atmosfeer. Het fenomeen lijkt op lichtstralen in de buurt van de zon, beperkt door een donker interval. Halo's vormen zich meestal vóór cyclonen en kunnen hun voorlopers zijn.
Waterdruppels bevriezen in de lucht en nemen de juiste prismatische vorm aan met zes zijden. Iedereen is bekend met ijspegels die in de lagere atmosferische lagen verschijnen. Aan de bovenkant vallen dergelijke ijsnaalden vrij in verticale richting. Kristallijne ijsschotsen draaien, dalen naar de grond, terwijl ze een parallelle opstelling hebbenrelatie tot de aarde. Een persoon stuurt het zicht door kristallen, die fungeren als lenzen en licht breken.
Andere prisma's zijn plat of zien eruit als sterren met zes stralen. Lichtstralen die op kristallen vallen, ondergaan mogelijk geen breking of ondergaan een aantal andere processen. Het komt zelden voor dat alle processen duidelijk zichtbaar zijn, meestal komt een of ander deel van het fenomeen duidelijker naar voren, terwijl andere slecht worden weergegeven.
Een kleine halo is een cirkel rond de zon met een straal van ongeveer 22 graden. De kleur van de cirkel is van binnenuit roodachtig, gaat dan over in geel, wit en vermengt zich met de blauwe lucht. Het binnenste gedeelte van de cirkel is donker. Het wordt gevormd als gevolg van lichtbreking in ijsnaalden die in de lucht vliegen. De stralen in de prisma's worden afgebogen onder een hoek van 22 graden, dus de stralen die door de kristallen zijn gegaan, lijken voor de waarnemer 22 graden afgebogen. Daarom lijkt het interieur donker.
Rode kleur wordt minder gebroken, waardoor de kleur het minst wordt afgebogen door de zon. De volgende is geel. De andere stralen vermengen zich en lijken wit.
Er is een halo van 46 graden rond de halo van 22 graden. Het binnenste gebied is ook roodachtig omdat het licht wordt gebroken in ijsnaalden die 90 graden naar de zon zijn gericht.
De halo van 90 graden is ook bekend, hij gloeit zwak, heeft bijna geen kleur of is aan de buitenkant rood gekleurd. Wetenschappers hebben deze variëteit nog niet volledig bestudeerd.
Halo rond de maanen andere soorten
Dit optische fenomeen wordt vaak gezien als er lichte wolken en veel miniatuur kristallijne ijsschotsen in de lucht zijn. Elk zo'n kristal is een soort prisma. Kortom, hun vorm is langwerpige zeshoeken. Licht komt het voorste kristallijne gebied binnen en verlaat het tegenoverliggende deel en wordt 22 graden gebroken.
In de winter is er een halo te zien in de koude lucht bij de straatlantaarns. Het verschijnt uit het licht van een lantaarn.
Een halo rond de zon kan zich ook vormen in ijzige besneeuwde lucht. Sneeuwvlokken zijn in de lucht, licht gaat door de wolken. In de avondzonsondergang springt dit licht op rood. In de afgelopen eeuwen waren bijgelovige mensen geschokt door dergelijke verschijnselen.
De halo kan eruitzien als een regenboogkleurige cirkel rond de zon. Het lijkt erop dat er veel kristallen met zes gezichten in de atmosfeer zijn, maar ze reflecteren niet, maar breken de stralen van de zon. De meeste stralen zijn verstrooid en bereiken onze ogen niet. De rest van de stralen bereiken het menselijk oog en we zien een iriserende cirkel rond de zon. De straal is ongeveer 22 graden of 46 graden.
Valse Zon
Wetenschappers hebben opgemerkt dat de halo-cirkel altijd helderder is aan de zijkanten. Dit wordt verklaard door het feit dat verticale en horizontale halo's hier samenkomen. Valse zonnen kunnen op hun kruispunten verschijnen. Dit gebeurt vooral vaak als de zon dicht bij de horizon staat en we dan een deel van de verticale cirkel niet meer kunnen zien.
De valse zon is ook een optisch fenomeen, een soort halo. Het lijkt te wijten aan:ijskristallen met zes gezichten, in de vorm van spijkers. Dergelijke kristallen zweven in verticale richting in de atmosfeer, het licht wordt in hun zijvlakken gebroken.
Een derde "zon" kan zich ook vormen als alleen het oppervlaktedeel van de halo-cirkel zichtbaar is boven de ware zon. Het kan een segment van een boog zijn of een lichtgevende plek met een onbegrijpelijke vorm. Soms zijn valse zonnen zo helder dat ze niet te onderscheiden zijn van de echte zon.
Regenboog
Dit is een atmosferisch optisch fenomeen in de vorm van een onvolledige cirkel met verschillende kleuren.
Religies uit de oudheid beschouwden de regenboog als een brug van de hemel naar de aarde. Aristoteles geloofde dat de regenboog verschijnt door de weerkaatsing van druppels zonlicht. Welk optisch fenomeen kan een mens nog net zo behagen als een regenboog?
In de 17e eeuw bestudeerde Descartes de aard van de regenboog. Later experimenteerde Newton met licht en vulde hij de theorie van Descartes aan, maar hij kon de vorming van verschillende regenbogen niet begrijpen, de afwezigheid van individuele kleurschakeringen erin.
De volledige theorie van de regenboog werd in de 19e eeuw gepresenteerd door een astronoom uit Engeland, D. Erie. Hij was het die erin slaagde om alle processen van de regenboog te onthullen. De theorie die hij ontwikkelde wordt vandaag de dag nog steeds geaccepteerd.
Een regenboog verschijnt wanneer het licht van de zon een gordijn van regenwater raakt in het gebied van de hemel tegenover de zon. Het centrum van de regenboog bevindt zich op een punt aan de andere kant van de zon, dat wil zeggen dat het niet zichtbaar is voor het menselijk oog. De boog van de regenboog is het deel van de cirkel rond dit centrale punt.
De kleuren in de regenboog zijn in een bepaalde volgorde geplaatst. Hij is constant. Rood is aan de bovenrand, paars aan de onderkant. Tussen hen gaan de kleuren in een strikte regeling. De regenboog bevat niet alle bestaande kleuren. Het overwicht van groen geeft de overgang naar gunstig weer aan.
Aurora Borealis
Dit is een gloed in de bovenste magnetische lagen van de atmosfeer door de wederzijdse invloed van atomen en elementen van de zonnewind. Aurora is meestal groen of blauw met hints van roze en rood. Ze kunnen de vorm hebben van een lint of een vlek. Hun uitbarstingen gaan vaak gepaard met luidruchtige geluiden.
Mirage
Eenvoudige luchtspiegelingen zijn bekend bij iedereen. Als u bijvoorbeeld op verwarmd asf alt rijdt, verschijnt een luchtspiegeling als een wateroppervlak. Dit komt voor niemand als een verrassing. Welk optisch fenomeen verklaart het verschijnen van luchtspiegelingen? Laten we dieper ingaan op dit probleem.
Mirage is een optisch natuurkundig fenomeen in de atmosfeer, waardoor het oog objecten ziet die onder normale omstandigheden aan het zicht onttrokken zijn. Dit komt door de breking van de lichtstraal terwijl deze door de luchtlagen stroomt. Objecten die zich op een aanzienlijke afstand bevinden, kunnen stijgen of dalen ten opzichte van hun werkelijke locatie, of kunnen worden vervormd en bizarre vormen aannemen.
Brocken Ghost
Dit is een fenomeen waarbij, bij zonsondergang of zonsopgang, de schaduw van een persoon die zich op een hoogte bevindt, onbegrijpelijke proporties aanneemt, omdat deze op wolken in de buurt v alt. Dit wordt uitgelegdreflectie en breking van lichtstralen door waterdruppels in mistige omstandigheden. Het fenomeen is vernoemd naar een van de hoogten van het Duitse Harzgebergte.
St. Elmo's Fire
Dit zijn lichtgevende borstels van blauwe of paarse kleur op de masten van zeeschepen. Lichten kunnen verschijnen op bergachtige hoogten, op gebouwen van indrukwekkende hoogte. Dit fenomeen treedt op als gevolg van elektrische ontladingen aan de uiteinden van de geleiders vanwege het feit dat de elektrische spanning toeneemt.
Dit zijn de optische fenomenen die in de lessen van groep 8 worden besproken. Laten we het hebben over optische apparaten.
Ontwerpen in optica
Optische apparaten zijn apparaten die lichtstraling omzetten. Meestal werken deze apparaten in zichtbaar licht.
Alle optische apparaten kunnen in twee typen worden verdeeld:
- Apparaten waarop de afbeelding op het scherm wordt verkregen. Dit zijn camera's, filmcamera's, projectieapparaten.
- Apparaten die interageren met het menselijk oog, maar geen beelden vormen op het scherm. Dit is een vergrootglas, microscoop, telescopen. Deze apparaten worden als visueel beschouwd.
Een camera is een opto-mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om beelden van een object op film te verkrijgen. Het ontwerp van de camera omvat een camera en lenzen die de lens vormen. De lens creëert een omgekeerd miniatuurbeeld van het object dat op film wordt vastgelegd. Dit komt door de werking van licht.
Het beeld is aanvankelijk onzichtbaar, maar dankzij de ontwikkeloplossing wordt het zichtbaar. Deze afbeelding heetnegatief, daarin zien heldere plaatsen er donker uit en vice versa. Maak een positief van het negatief op lichtgevoelig papier. Met een fotovergroter wordt de afbeelding vergroot.
Een vergrootglas is een lens of lenssysteem dat is ontworpen om objecten te vergroten terwijl je ernaar kijkt. Het vergrootglas wordt naast het oog geplaatst, de afstand waarop het object duidelijk wordt gezien, wordt geselecteerd. Het gebruik van een vergrootglas is gebaseerd op het vergroten van de gezichtshoek van waaruit het object wordt bekeken.
Gebruik een microscoop om meer hoekvergroting te krijgen. In dit apparaat vindt de vergroting van objecten plaats dankzij het optische systeem, bestaande uit een lens en een oculair. Eerst wordt de beeldhoek vergroot door de lens en vervolgens door het oculair.
Dus we hebben de belangrijkste optische fenomenen en apparaten, hun variëteiten en kenmerken overwogen.
