физични явления. Физични явления Какво е физическо явление, дайте примери

Физическите тела са "актьори" на физическите явления. Нека се запознаем с някои от тях.

механични явления

Механичните явления са движението на телата (фиг. 1.3) и тяхното действие едно върху друго, например отблъскване или привличане. Действието на телата едно върху друго се нарича взаимодействие.

С механичните явления ще се запознаем по-подробно тази учебна година.

Ориз. 1.3. Примери за механични явления: движение и взаимодействие на тела по време на спортни състезания (а, б. в); движението на Земята около Слънцето и нейното въртене около собствената си ос (r)

звукови явления

Звуковите явления, както подсказва името, са явления, свързани със звука. Те включват например разпространението на звука във въздуха или водата, както и отразяването на звука от различни препятствия - да речем, планини или сгради. Когато звукът се отразява, се получава познато ехо.

топлинни явления

Топлинни явления са нагряването и охлаждането на телата, както и например изпаряването (превръщане на течност в пара) и топенето (превръщане на твърдо вещество в течност).

Топлинните явления са изключително широко разпространени: например те причиняват кръговрата на водата в природата (фиг. 1.4).

Ориз. 1.4. Кръговратът на водата в природата

Водата на океаните и моретата, нагрята от слънчевите лъчи, се изпарява. Издигайки се, парата се охлажда, превръщайки се във водни капчици или ледени кристали. Те образуват облаци, от които водата се връща на Земята под формата на дъжд или сняг.

Истинската „лаборатория“ на топлинните явления е кухнята: дали супата се готви на котлона, дали водата завира в чайника, дали храната се замразява в хладилника – това са все примери за топлинни явления.

Топлинните явления също определят работата на автомобилния двигател: при изгаряне на бензин се образува много горещ газ, който избутва бутало (част от двигателя). И движението на буталото чрез специални механизми се предава на колелата на автомобила.

Електрически и магнитни явления

Най-яркият (в буквалния смисъл на думата) пример за електрическо явление е мълнията (фиг. 1.5, а). Електрическото осветление и електрическият транспорт (фиг. 1.5, b) станаха възможни чрез използването на електрически явления. Примери за магнитни явления са привличането на железни и стоманени предмети от постоянни магнити, както и взаимодействието на постоянните магнити.

Ориз. 1.5. Електрически и магнитни явления и тяхното приложение

Иглата на компаса (фиг. 1.5, c) се завърта така, че нейният „северен“ край сочи на север именно защото стрелката е малък постоянен магнит, а Земята е огромен магнит. Северното сияние (фиг. 1.5, d) се дължи на факта, че електрически заредени частици, летящи от космоса, взаимодействат със Земята като с магнит. Електрическите и магнитните явления определят работата на телевизорите и компютрите (фиг. 1.5, e, f).

оптични явления

Накъдето и да погледнем, навсякъде ще видим оптични явления (фиг. 1.6). Това са явления, свързани със светлината.

Пример за оптично явление е отразяването на светлината от различни обекти. Светлинните лъчи, отразени от предметите, влизат в очите ни, благодарение на което виждаме тези обекти.

Ориз. 1.6. Примери за оптични явления: Слънцето излъчва светлина (а); Луната отразява слънчевата светлина (b); особено добре отразяват светлината на огледалото (c); едно от най-красивите оптични явления - дъга (d)

Оптични явления в природата: отражение, затихване, пълно вътрешно отражение, дъга, мираж.

Руски държавен аграрен университет Московска селскостопанска академия на името на K.A. Тимирязев

Тема: Оптични явления в природата

Изпълнено

Бахтина Татяна Игоревна

Учител:

Момджи Сергей Георгиевич

Москва, 2014 г

1. Видове оптични явления

3. Пълно вътрешно отражение

Заключение

1. Видове оптични явления

Оптичният феномен на всяко видимо събитие е резултат от взаимодействието на светлината и материалната среда, физическа и биологична. Зеленият лъч светлина е пример за оптичен феномен.

Общите оптични явления често възникват поради взаимодействието на светлината от слънцето или луната с атмосферата, облаците, водата, праха и други частици. Някои от тях, като зелен лъч светлина, са толкова редки, че понякога се смятат за митични.

Оптичните явления включват тези, произтичащи от оптичните свойства на атмосферата, останалата природа (други явления); от обекти, независимо дали са от естествено или човешко естество (оптични ефекти), където нашите очи имат ентоптичен характер на явления.

Има много явления, които са резултат или от квантовата, или от вълновата природа на светлината. Някои от тях са доста фини и се наблюдават само чрез прецизни измервания с научни инструменти.

В моята работа искам да разгледам и да говоря за оптични явления, свързани с огледала (отражение, затихване) и атмосферни явления (мираж, дъга, сияние), които често срещаме в ежедневието.

2. Огледални оптични явления

Моя светлина, огледало, кажи ми...

Ако вземем проста и точна дефиниция, тогава огледалото е гладка повърхност, предназначена да отразява светлина (или друго излъчване). Най-известният пример е плоско огледало.

Съвременната история на огледалата започва от 13-ти век, или по-скоро от 1240 г., когато в Европа се научиха да издухват стъклени съдове. Изобретяването на истинското стъклено огледало може да се проследи до 1279 г., когато францисканецът Джон Пекамум описва начин за покриване на стъкло с тънък слой калай.

В допълнение към огледалата, измислени и създадени от човека, списъкът с отразяващи повърхности е голям и обширен: повърхността на резервоар, понякога лед, понякога полиран метал, просто стъкло, ако го погледнете от определен ъгъл, но въпреки това това е изкуствено огледало, което на практика може да се нарече перфектна отразяваща повърхност.

Принципът на хода на лъчите, отразени от огледалото, е прост, ако се прилагат законите на геометричната оптика, без да се отчита вълновата природа на светлината. Светлинен лъч пада върху огледална повърхност (ние считаме напълно непрозрачно огледало) под ъгъл алфа спрямо нормалата (перпендикуляра), начертана до точката, където лъчът удря огледалото. Ъгълът на отразения лъч ще бъде равен на същата стойност - алфа. Лъч, падащ върху огледало под прав ъгъл спрямо равнината на огледалото, ще се отрази обратно към себе си.

За най-простото - плоско - огледало, изображението ще бъде разположено зад огледалото симетрично на обекта спрямо равнината на огледалото, то ще бъде въображаемо, директно и със същия размер като самия обект.

Фактът, че пейзажът, отразен в застояла вода, не се различава от реалния, а само е обърнат „с главата надолу“, далеч не е така. Ако човек погледне късно вечерта как се отразяват лампите във водата или как се отразява брега, спускащ се към водата, тогава отражението ще му се стори скъсено и напълно ще „изчезне“, ако наблюдателят е високо над повърхността на водата. Освен това никога не можете да видите отражението на върха на камък, част от който е потопен във вода. Пейзажът се вижда от наблюдателя така, сякаш се гледа от точка, толкова по-дълбока от повърхността на водата, колкото окото на наблюдателя е над повърхността. Разликата между пейзажа и неговото изображение намалява, когато окото се приближи до повърхността на водата, а също и когато обектът се отдалечава. На хората често им се струва, че отражението на храсти и дървета в езерото се отличава с по-голяма яркост на цветовете и наситеност на тоновете. Тази особеност може да се забележи и чрез наблюдение на отражението на предметите в огледалото. Тук психологическото възприятие играе по-голяма роля от физическата страна на явлението. Рамката на огледалото, бреговете на езерцето ограничават малка част от пейзажа, предпазвайки периферното зрение на човек от прекомерно разпръсната светлина, идваща от цялото небе и заслепяваща наблюдателя, тоест той гледа малка част от пейзажа сякаш през тъмна тясна тръба. Намаляването на яркостта на отразената светлина в сравнение с директната светлина улеснява хората да виждат небето, облаците и други ярко осветени обекти, които, когато се гледат директно, са твърде ярки за окото.

3. Пълно вътрешно отражение на светлината

Красива гледка е фонтан, в който изхвърлените струи са осветени отвътре. Това може да се изобрази при нормални условия, като се направи следният експеримент. Във висока тенекия, на височина 5 см от дъното, трябва да се пробие кръгъл отвор с диаметър 5-6 мм. Електрическа крушка с патрон трябва внимателно да се увие с целофанова хартия и да се постави срещу отвора. Трябва да налеете вода в буркана. Отваряйки дупката, получаваме струя, която ще бъде осветена отвътре. В тъмна стая свети ярко и изглежда много впечатляващо. На струята може да се даде всякакъв цвят, като се постави цветно стъкло на пътя на светлинните лъчи. Ако поставите пръста си на пътя на струята, тогава водата се пръска и тези капчици светят ярко. Обяснението на този феномен е съвсем просто. Светлинен лъч преминава през водна струя и удря извита повърхност под ъгъл, по-голям от ограничението, изпитва пълно вътрешно отражение и след това отново удря противоположната страна на струята под ъгъл, отново по-голям от ограничението. Така лъчът преминава покрай струята, огъвайки се заедно с нея. Но ако светлината беше напълно отразена вътре в струята, тогава тя нямаше да се вижда отвън. Част от светлината се разсейва от водата, въздушните мехурчета и различни примеси, присъстващи в нея, както и поради неравната повърхност на струята, така че се вижда отвън.

Тук ще дам физическо обяснение на този феномен. Нека абсолютният коефициент на пречупване на първата среда е по-голям от абсолютния коефициент на пречупване на втората среда n1 > n2, т.е. първата среда е оптически по-плътна. Тук абсолютните показатели на медиите са съответно равни:

След това, ако лъч светлина е насочен от оптично по-плътна среда към оптично по-малко плътна среда, тогава с увеличаване на ъгъла на падане пречупеният лъч ще се приближи до границата между двете среди, след това ще премине по границата и с по-нататъшно увеличаване на ъгъла на падане, пречупеният лъч ще изчезне, т.е. падащият лъч ще бъде напълно отразен от интерфейса между двете среди.

Ограничителният ъгъл (алфа нула) е ъгълът на падане, който съответства на ъгъл на пречупване от 90 градуса. За водата граничният ъгъл е 49 градуса. За стъкло - 42 градуса. Проявления в природата: - въздушните мехурчета върху подводните растения изглеждат огледални - капките роса мигат с многоцветни светлини - "игра" на диаманти в лъчите на светлината - повърхността на водата в чашата, когато се гледа отдолу през стената на стъклото, ще свети.

4. Атмосферни оптични явления

Миражът е оптично явление в атмосферата: отразяването на светлината от граница между слоеве въздух, които са рязко различни по плътност. За наблюдателя такова отражение се състои в това, че заедно с отдалечен обект (или част от небето) се вижда неговият въображаем образ, изместен спрямо него.

Тоест миражът не е нищо повече от игра на светлинни лъчи. Факт е, че в пустинята земята се затопля много. Но в същото време температурата на въздуха над земята на различни разстояния от нея варира значително. Например, температурата на въздушен слой на десет сантиметра над нивото на земята е с 30-50 градуса по-ниска от температурата на повърхността.

Всички закони на физиката казват, че светлината в хомогенна среда се разпространява по права линия. При такива екстремни условия обаче законът не важи. Но какво става? Лъчите при такива температурни разлики започват да се пречупват, а на самата земя като цяло започват да се отразяват, създавайки илюзии, които наричахме миражи. Тоест въздухът на самата повърхност се превръща в огледало.

Въпреки че миражите обикновено се свързват с пустини, те често могат да бъдат наблюдавани над водната повърхност, в планините и понякога дори в големите градове. С други думи, навсякъде, където има рязка промяна в температурата, можете да наблюдавате тези приказни картини.

Това явление е доста често срещано. Например в най-голямата пустиня на нашата планета се наблюдават около 160 хиляди миражи годишно.

Много интересно е, че въпреки че миражите се смятат за деца на пустините, Аляска отдавна е призната за безспорен лидер в тяхното появяване. Колкото по-студено, толкова по-ясен и красив е наблюдаваният мираж.

Колкото и често да е това явление, е много трудно да се изследва. Защо? Да, всичко е много просто. Никой не знае къде и кога ще се появи, какъв ще бъде и колко ще живее.

След като се появиха много всякакви записи за миражи, естествено те трябваше да бъдат класифицирани. Оказа се, че въпреки цялото им разнообразие са идентифицирани само шест вида миражи: долни (езерни), горни (възникват в небето), странични, Fata Morgana, миражи на призраци и миражи на върколаци.

По-сложен вид мираж се нарича Fata Morgana. Все още не е намерено обяснение за това.

Долен (езерен) мираж.

Това са най-често срещаните миражи. Те са получили името си поради местата, от които произхождат. Те се наблюдават на повърхността на земята и водата.

Превъзходни миражи (далечни миражи).

Този тип мираж е толкова прост по произход, колкото и предишният. Такива миражи обаче са много по-разнообразни и красиви. Те се появяват във въздуха. Най-зрелищните от тях са известните призрачни градове. Много интересно е, че те обикновено представляват изображения на обекти - градове, планини, острови - които са на много хиляди километри.

Странични миражи

Възникват в близост до вертикални повърхности, които са силно нагрети от слънцето. Това могат да бъдат скалисти брегове на море или езеро, когато брегът вече е огрян от слънцето, а повърхността на водата и въздухът над нея са все още студени. Този вид мираж е много често срещано явление в Женевското езеро.

Фата Моргана

Fata Morgana е най-трудният вид мираж. Това е комбинация от няколко форми на миражи наведнъж. В същото време обектите, които миражът изобразява, се увеличават многократно и са доста изкривени. Интересното е, че този вид мираж получи името си от Моргана, сестрата на известния Артур. Твърди се, че тя негодувала на Ланселот, че я е отхвърлил. За да го напука, тя се заселила в подводния свят и започнала да отмъщава на всички мъже, мамейки ги с призрачни видения.

Многобройни "летящи холандци", които моряците все още виждат, също могат да бъдат приписани на Fata Morgans. Те обикновено показват кораби, които са на стотици или дори хиляди километри от наблюдателите.

Може би няма какво повече да се каже за разновидностите на миражи.

Искам да добавя, че макар това да е изключително красива и мистериозна гледка, тя е и много опасна. Убивам миражи и подлудявам жертвите им. Това важи особено за пустинните миражи. И обяснението на този феномен не облекчава съдбата на пътниците.

Хората обаче се опитват да се борят с него. Те създават специални ръководства, които посочват местата на най-честата поява на миражи, а понякога и техните форми.

Между другото, миражите се получават в лабораторията.

Например, прост експеримент, публикуван в книгата на V.V. Майра "Пълно отражение на светлината в прости експерименти" (Москва, 1986 г.), тук е подробно описание на получаването на модели на миражи в различни среди. Най-лесният начин да наблюдавате мираж е във вода (фиг. 2). Поставете тъмна, за предпочитане черна, консервна кутия за кафе на дъното на съд с бяло дъно. Гледайки надолу, почти вертикално, покрай стената му, налейте бързо гореща вода в буркана. Повърхността на буркана веднага ще стане лъскава. Защо? Това е така, защото индексът на пречупване на водата се увеличава с температурата. При горещата повърхност на буркана температурата на водата е много по-висока, отколкото на разстояние. Така че има кривина на светлинния лъч по същия начин, както при миражите в пустинята или върху горещ асфалт. Бурканът ни изглежда лъскав поради пълното отразяване на светлината.

Всеки дизайнер иска да знае къде да изтегли Photoshop.

Атмосферно оптично и метеорологично явление, наблюдавано, когато Слънцето (понякога Луната) осветява много водни капки (дъжд или мъгла). Дъгата изглежда като многоцветна дъга или кръг, съставен от цветовете на спектъра (от външния край: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово). Това са седемте цвята, които обикновено се разграничават в дъгата в руската култура, но трябва да се има предвид, че всъщност спектърът е непрекъснат и цветовете му плавно преминават един в друг чрез много междинни нюанси.

Центърът на кръга, описан от дъгата, лежи на права линия, минаваща през наблюдателя и Слънцето, освен това, когато се наблюдава дъга (за разлика от ореол), Слънцето винаги е зад наблюдателя и е невъзможно да се види Слънцето и дъгата едновременно без използване на оптични устройства. За наблюдател на земята дъгата обикновено изглежда като дъга, част от кръг и колкото по-висока е точката на наблюдение, толкова по-пълна е тя (от планина или самолет можете да видите и цял кръг). Когато Слънцето се издигне над 42 градуса над хоризонта, дъгата не се вижда от повърхността на Земята.

Дъга възниква, когато слънчевата светлина се пречупва и отразява от водни капчици (дъжд или мъгла), плаващи в атмосферата. Тези капчици отклоняват светлина от различни цветове по различни начини (коефициентът на пречупване на водата за светлина с по-дълга дължина на вълната (червена) е по-малък, отколкото за къса дължина на вълната (виолетова), така че червената светлина се отклонява най-малко - със 137 ° 30 ", а виолетовата е най-силно отклонен от 139°20"). В резултат на това бялата светлина се разлага на спектър (възниква дисперсия на светлината). Наблюдателят, който стои с гръб към източника на светлина, вижда многоцветно сияние, което идва от космоса по концентрични кръгове (дъги).

Най-често се наблюдава първична дъга, при която светлината претърпява едно вътрешно отражение. Пътят на лъчите е показан на фигурата горе вдясно. В първичната дъга червеният цвят е извън дъгата, нейният ъглов радиус е 40-42 °.

Понякога можете да видите друга, по-малко ярка дъга около първата. Това е вторична дъга, която се образува от светлина, отразена в капките два пъти. Във вторичната дъга "обърнатият" ред на цветовете е лилав отвън и червен отвътре. Ъгловият радиус на вторичната дъга е 50-53°. Небето между двете дъги обикновено е забележимо по-тъмно, тази област се нарича Александърска лента.

Появата на дъга от трети ред в естествени условия е изключително рядка. Смята се, че през последните 250 години има само пет научни доклада за наблюдение на това явление. Още по-изненадващо е появата през 2011 г. на доклад, че е възможно не само да се наблюдава дъга от четвърти ред, но и да се регистрира на снимка. В лабораторни условия е възможно да се получат дъги от много по-високи порядки. Така в статия, публикувана през 1998 г., се посочва, че авторите, използвайки лазерно лъчение, са успели да получат дъга от двестотен ред.

Светлината от първичната дъга е 96% поляризирана по посока на дъгата. Светлината от вторичната дъга е 90% поляризирана.

В ярка лунна нощ можете също да видите дъга от луната. Тъй като рецепторите на човешкото око, които работят при слаба светлина - "пръчици" - не възприемат цветове, лунната дъга изглежда белезникава; колкото по-ярка е светлината, толкова по-цветна е дъгата (в нейното възприятие се включват цветни рецептори - "шибки").

При определени обстоятелства можете да видите двойна, обърната или дори пръстеновидна дъга. Всъщност това са явления на друг процес - пречупване на светлината в ледени кристали, разпръснати в атмосферата, и принадлежат към ореола. За появата в небето на обърната дъга (близка до зенита дъга, зенитна дъга - един от видовете хало) са необходими специфични метеорологични условия, характерни за Северния и Южния полюс. Обърната дъга се образува поради пречупването на светлината, преминаваща през ледените висулки на тънка завеса от облаци на височина 7 - 8 хиляди метра. Цветовете в такава дъга също са обърнати: лилавото е отгоре, а червеното е отдолу.

Полярно сияние

Aurora Borealis (Северно сияние) е сиянието (луминесценцията) на горните слоеве на атмосферите на планетите с магнитосфера поради взаимодействието им със заредените частици на слънчевия вятър.

В много ограничена област на горната атмосфера полярните сияния могат да бъдат причинени от нискоенергийни заредени частици от слънчевия вятър, навлизащи в полярната йоносфера през северния и южния полярни ръбове. В северното полукълбо полярното сияние може да се наблюдава над Свалбард около обяд.

Когато енергийните частици на плазмения слой се сблъскат с горната атмосфера, атомите и молекулите на газовете, включени в неговия състав, се възбуждат. Излъчването на възбудени атоми е във видимия диапазон и се наблюдава като полярно сияние. Спектрите на полярните сияния зависят от състава на атмосферите на планетите: например, ако за Земята емисионните линии на възбуден кислород и азот във видимия диапазон са най-ярки, то за Юпитер емисионните линии на водород в ултравиолетовата светлина .

Тъй като йонизацията от заредени частици се извършва най-ефективно в края на пътя на частиците и плътността на атмосферата намалява с увеличаване на надморската височина в съответствие с барометричната формула, височината на появата на полярните сияния зависи доста силно от параметрите на атмосферата на планетата, така че за Земята с нейния доста сложен състав на атмосферата червеното сияние на кислорода се наблюдава на височини от 200-400 km, а съвместното сияние на азот и кислород - на височина ~110 km. В допълнение, тези фактори определят и формата на полярните сияния - дифузна горна и доста резки долни граници.

Полярните сияния се наблюдават предимно на високи географски ширини на двете полукълба в овални зони-пояси, обграждащи магнитните полюси на Земята - аврорални овали. Диаметърът на авроралните овали е ~ 3000 км по време на тихото Слънце, от дневната страна границата на зоната е 10–16° от магнитния полюс, а от нощната страна е 20–23°. Тъй като магнитните полюси на Земята са на ~12° разстояние от географските полюси, полярните сияния се наблюдават на ширини от 67–70°; на север от границите на обичайното им появяване. Например на остров Стюарт, който се намира само на 47° паралел, полярните сияния се появяват редовно. Маорите дори го нарекоха "Огнен".

В спектъра на земните сияния най-интензивно е излъчването на основните компоненти на атмосферата азот и кислород, като техните емисионни линии се наблюдават както в атомно, така и в молекулно (неутрални молекули и молекулни йони) състояние. Най-интензивни са емисионните линии на атомарния кислород и йонизираните азотни молекули.

Кислородното сияние се дължи на излъчването на възбудени атоми в метастабилни състояния с дължини на вълната 557,7 nm (зелена линия, време на живот 0,74 s) и дублет от 630 и 636,4 nm (червена област, време на живот 110 s). В резултат на това червеният дублет се излъчва на височини от 150-400 km, където поради голямото разреждане на атмосферата скоростта на изчезване на възбудени състояния по време на сблъсъци е ниска. Йонизираните азотни молекули излъчват при 391,4 nm (близо до ултравиолетовото) 427,8 nm (виолетово) и 522,8 nm (зелено). Въпреки това, всяко явление има свой собствен уникален обхват, поради несъответствието на химическия състав на атмосферата и метеорологичните фактори.

Спектърът на полярните сияния се променя с височината и в зависимост от емисионните линии, преобладаващи в спектъра на полярните сияния, полярните сияния се разделят на два типа: полярни сияния на голяма надморска височина от тип А с преобладаване на атомни линии и полярни сияния от тип B на относително ниски височини ( 80-90 km) с преобладаване на молекулярни линии в спектъра поради затихване от сблъсъка на атомни възбудени състояния в относително плътна атмосфера на тези височини.

Полярните сияния през пролетта и есента се появяват много по-често, отколкото през зимата и лятото. Пиковата честота пада върху периодите, които са най-близо до пролетното и есенното равноденствие. По време на полярното сияние се освобождава огромно количество енергия за кратко време. И така, за едно от смущенията, регистрирани през 2007 г., бяха освободени 5 1014 джаула, приблизително колкото при земетресение с магнитуд 5,5.

Когато се гледа от повърхността на Земята, полярното сияние изглежда като общо бързо променящо се сияние на небето или движещи се лъчи, ивици, корони, "завеси". Продължителността на полярните сияния варира от десетки минути до няколко дни.

Смятало се е, че полярните сияния в северното и южното полукълбо са симетрични. Въпреки това, едновременното наблюдение на полярното сияние през май 2001 г. от космоса от северния и южния полюс показа, че северното и южното сияние се различават значително едно от друго.

оптична светлина квантова дъга

Заключение

Природните оптични явления са много красиви и разнообразни. В древни времена, когато хората не са разбирали природата им, те са им придавали мистично, магическо и религиозно значение, страхували са се и са се страхували от тях. Но сега, когато дори можем да произвеждаме всяко от явленията със собствените си ръце в лабораторни (а понякога и доста занаятчийски) условия, примитивният ужас го няма и можем с удоволствие да забележим дъга, която мига в небето в ежедневието, отидете на север да се възхищаваме на полярното сияние и любопитство да забележим мистериозния мираж, проблясващ в пустинята. А огледалата станаха още по-значима част от нашето ежедневие – както в ежедневието (например у дома, в колите, във видеокамерите), така и в различни научни инструменти: спектрофотометри, спектрометри, телескопи, лазери, медицинско оборудване.

Подобни документи

Какво е оптика? Неговите видове и роля в развитието на съвременната физика. Явления, свързани с отразяването на светлината. Зависимостта на коефициента на отражение от ъгъла на падане на светлината. Предпазни очила. Явления, свързани с пречупването на светлината. Дъга, мираж, полярно сияние.

резюме, добавено на 06/01/2010


Видове оптика. Земната атмосфера като оптична система. Залез. Промяна на цвета на небето. Образуване на дъга, разнообразие от дъги. Полярно сияние. Слънчевият вятър като причина за полярните сияния. Мираж. Гатанки за оптични явления.

курсова работа, добавена на 17.01.2007 г


Възгледите на древните мислители за природата на светлината се основават на най-простите наблюдения на природни явления. Призмени елементи и оптични материали. Демонстрация на влиянието на показателите на пречупване на светлината на материала на призмата и околната среда върху явлението пречупване на светлината в призмата.

курсова работа, добавена на 26.04.2011 г


Изследване на корпускулярни и вълнови теории на светлината. Изследване на условията за максимуми и минимуми на интерференционната картина. Добавяне на две монохроматични вълни. Дължината на вълната и цвета на светлината, възприемана от окото. Локализация на интерферентни ивици.

резюме, добавено на 20.05.2015 г


Явления, свързани с пречупване, дисперсия и интерференция на светлината. Миражи на далечно виждане. Теория на дифракцията на дъгата. образуване на ореол. Ефект на диамантен прах. Феноменът "Брокенско зрение". Наблюдение в небето на пархелии, корони, полярно сияние.

презентация, добавена на 14.01.2014 г


Дифракция на механични вълни. Комуникация на явленията на светлинна интерференция на примера на експеримента на Йънг. Принципът на Хюйгенс-Френел, който е основният постулат на теорията на вълните, който направи възможно обяснението на дифракционните явления. Граници на приложимост на геометричната оптика.

презентация, добавена на 18.11.2014 г


Теория на явлението. Дифракцията е съвкупност от явления при разпространението на светлината в среда с резки нееднородности. Намиране и изследване на функцията на разпределение на интензитета на светлината по време на дифракция от кръгъл отвор. Математически модел на дифракция.

курсова работа, добавена на 28.09.2007 г


Основни закони на оптичните явления. Закони за праволинейно разпространение, отражение и пречупване на светлината, независимост на светлинните лъчи. Физически принципи за използване на лазери. Физични явления и принципи на квантов генератор на кохерентна светлина.

презентация, добавена на 18.04.2014 г


Характеристики на физиката на светлинните и вълнови явления. Анализ на някои човешки наблюдения върху свойствата на светлината. Същността на законите на геометричната оптика (праволинейно разпространение на светлината, законите за отражение и пречупване на светлината), основните светлинни величини.

курсова работа, добавена на 13.10.2012 г


Изследване на дифракцията, явленията на отклонение на светлината от праволинейната посока на разпространение при преминаване в близост до препятствия. Характеристика на светлинните вълни, огъващи се около границите на непрозрачни тела и проникващи в светлината в областта на геометрична сянка.

В природата (жива и нежива) непрекъснато се извършват различни промени. Слънцето изгрява и залязва - нощта сменя деня. По време на гръмотевична буря блести светкавица и гръмотевици гърмят отново и отново. Дърветата се раззеленяват през пролетта. Високо в небето лети самолет. С натискане на бутона на дистанционното включваме телевизора.

Всички промени, които се случват в природата, се наричат ​​природни явления.

Във всяка наука се използват думи или фрази, които са имена на определени понятия - термини. Вече сте използвали математическите термини „графика“, „фигура“, „формула“, знаете, че в украинския език и литература такива думи като „предмет“, „изречение“, „наставка“, „стихотворение“ и др. също има свои собствени срокове. Едно от най-общите понятия, използвани от физиката, е понятието материя. Във физиката под материя се разбира всичко, което съществува в природата, независимо дали знаем за съществуването му или не.

Промените, настъпващи в природата, са проява на движението на материята. Самолет лети в небето, капка дъжд пада, лодка се носи покрай брега, ученик отива на училище. Във всички тези случаи виждаме, че с течение на времето позицията на самолета спрямо облака и дъждовната капка върху стъклото на прозореца се променя, ученикът се приближава до училището.

Явленията, които възприемаме като движение на различни обекти и техните части една спрямо друга, се наричат ​​механични явления.

Движението на материята може да бъде невидимо за нас: локви пресъхват след дъжд, вода кипи в чайник, стомана се топи в пещ с отворен огнище, слънчевите лъчи нагряват земята. Такива явления се наричат ​​термични. Топлинните явления са свързани с промени в микрокосмоса - невидимото движение на атоми, молекули, тяхното излъчване.

С падането на нощта включваме светлините. Действието на електрическите устройства е следствие от движението и взаимодействието на електрическите заряди, чиито носители са елементарни частици - още по-малка формация от молекулите и атомите. В този случай имаме работа с електрически явления. Мълнията е едно от проявленията на електрическите явления, срещащи се в природата (фиг. 1.1).

Магнитните явления са тясно свързани с електрическите явления. Магнитната стрелка на компаса променя ориентацията си, ако наблизо се постави проводник и през него премине електрически ток. Магнитните явления са от голямо значение за работата на електродвигателите, които се използват широко в бита, промишлеността и транспорта. Едно от проявленията на електрическите и магнитните явления в природата са полярните сияния (фиг. 1.2).

Дъгата след дъжд (фиг. 1.3), синьото на небето, изображението на екрана в киното, играта на цветове върху крилете на пеперуда и повърхността на компактдиска са проявления на светлинни явления (фиг. 1.4).

Всички тези явления се изучават от физиката, затова се наричат ​​физически явления.

Явленията, случващи се в природата, са взаимосвързани, тъй като те са прояви на движението на материята. Токът, протичащ през спиралата на електрическа крушка (електрически феномен), я кара да свети (термичен феномен) и да излъчва светлина (оптичен феномен). Поради разряда на мълнията въздухът се нагрява и разширява бързо, така че чуваме гръмотевици. Изучавайки различни явления, физиците откриват причината за възникването им и връзката между тях.

Във физиката широко се използва терминът физическо тяло или просто тяло. Например, ако се изучават общите характеристики на механичното движение, тогава няма значение кое тяло ще се движи. Камък, топка, ябълка или друг предмет, който е хвърлен нагоре или под ъгъл спрямо хоризонта, ще увеличи движението си и след като достигне най-високата позиция, ще започне да пада с нарастваща скорост. Когато изучават такива движения, физиците казват: тяло се хвърля вертикално нагоре или тяло се хвърля под ъгъл спрямо хоризонта. Движенията на космическите кораби, които доставят астронавтите до Международната космическа орбитална станция, и корабите, които им носят нов товар, се подчиняват на същите закони.

Нагряването на алуминиев или стоманен тиган е еднакво по природа. Следователно терминът тяло във физиката означава всеки предмет, когато се изучават механични, топлинни или други явления, които се случват с тяхно участие. Примери за физически тела са камък, чучулига, кораб, вода в тенджера, газ в цилиндър, кола, балон и въздух в него, Земята.

ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ

1. Какво се разбира под физическо явление?

2. Какво е материя?

3. Какви видове физически явления познавате?

4. Дайте два или три примера за механични, топлинни, електрически, оптични явления, които сте наблюдавали през деня.

5. Дайте примери за физически тела, които сте използвали в урок по физика, у дома по време на обяд, които сте видели на път за училище.

Билет номер 1

1. Какво изучава физиката. Някои физически термини. Наблюдения и експерименти. Физични величини. Измерване на физични величини. Точност и грешка на измерванията.

Физиката е наука за най-общите свойства на телата и явленията.

Как човек познава света? Как той изследва природните явления, получавайки научни знания за тях?

Първото знание, от което човек получава наблюдения зад природата.

За да получите правилните знания, понякога простото наблюдение не е достатъчно и трябва да провеждате експеримент - специално подготвен опит .

Експериментите се извършват от учени предварително обмислен план с конкретна цел .

По време на експериментите се правят измервания с помощта на специални инструменти за физически величини. Примери физични величини са: разстояние, обем, скорост, температура.

И така, източникът на физическо познание са наблюденията и експериментите.

Физическите закони се основават и проверяват върху факти, установени от опита. Също толкова важен начин за познаване теоретично описание на явлението . Физическите теории позволяват да се обяснят известни явления и да се предскажат нови, които все още не са открити.

Промените, които се случват с телата, се наричат ​​физически явления.

Физическите явления се делят на няколко вида.

Видове физични явления:

1. Механични явления (например движение на автомобили, самолети, небесни тела, поток на течности).

2. Електрически явления (например електрически ток, нагряване на проводници с ток, наелектризиране на тела).

3. Магнитни явления (например въздействието на магнитите върху желязото, влиянието на магнитното поле на Земята върху стрелката на компаса).

4. Оптични явления (например отразяване на светлина от огледала, излъчване на светлинни лъчи от различни източници на светлина).

5. Топлинни явления (топене на лед, кипене на вода, топлинно разширение на тела).

6. Атомни явления (например работа на ядрени реактори, разпадане на ядра, процеси, протичащи вътре в звездите).

7. Звукявления (камбанен звън, музика, гръм, шум).

Физически терминиса специални думи, използвани във физиката за краткост, категоричност и удобство.

Физическо тялое всеки предмет, който ни заобикаля. (Показване на физически тела: химикал, книга, училищна маса)

веществоТова е всичко, от което са направени физическите тела. (Показване на физически тела, състоящи се от различни вещества)

материя- това е всичко, което съществува във Вселената независимо от нашето съзнание (небесни тела, растения, животни и др.)

физични явленияса промени, които настъпват във физическите тела.

Физични величиниса измеримите свойства на тела или явления.

Физически инструменти- Това са специални устройства, които са предназначени за измерване на физични величини и провеждане на експерименти.

Физични величини:
височина h, маса m, път s, скорост v, време t, температура t, обем V и др.

Единици за измерване на физически величини:

Международна система единици SI:

(международна система)

Основен:

Дължина - 1 м - (метър)

Време - 1 s - (секунда)

Тегло - 1 кг - (килограм)

Деривати:

Обем - 1 m³ - (кубичен метър)

Скорост - 1 m/s - (метър в секунда)

В този израз:

числото 10 е числената стойност на времето,

буквата "s" е съкращение за единицата време (секунди),

и комбинацията от 10 s е времевата стойност.

Префикси към имена на единици:

За по-удобно измерване на физическите величини освен основните единици се използват и кратни единици, които са 10, 100, 1000 и т.н. по-елементарно

g - хекто (×100) k - килограм (× 1000) M - мега (× 1000 000)

1 км (километър) 1 кг (килограм)

1 km = 1000 m = 10³ m 1 kg = 1000 g = 10³ g

От древни времена миражите, трептящи фигури във въздуха, тревожат и ужасяват хората. В наши дни учените са разкрили много тайни на природата, включително оптични явления. Те не са изненадани от природни мистерии, чиято същност отдавна е проучена. Днес в гимназията оптичните явления се изучават във физиката в 8 клас, така че всеки ученик може да разбере тяхната природа.

Основни понятия

Учените от древността са вярвали, че човешкото око вижда чрез палпация на предмети с най-тънките пипала. Оптиката по това време е изучаването на зрението.

През Средновековието оптиката изучава светлината и нейната същност.

Днес оптиката е част от физиката, която изучава разпространението на светлината през различни среди и нейното взаимодействие с други вещества. Всички въпроси, свързани със зрението, се изучават от физиологичната оптика.

Оптичните явления са прояви на различни действия, извършвани от светлинни лъчи. Изследват се чрез атмосферна оптика.

Необичайни процеси в атмосферата

Планетата Земя е заобиколена от газова обвивка, наречена атмосфера. Дебелината му е стотици километри. По-близо до Земята атмосферата е по-плътна и изтънява нагоре. Физическите свойства на атмосферната обвивка непрекъснато се променят, слоевете се смесват. Сменете температурите. Плътността, степента на прозрачност се изместват.

От Слънцето и други небесни тела светлинните лъчи отиват към Земята. Те преминават през земната атмосфера, която им служи като специфична оптична система, променяща своите характеристики. отразяват, разпръскват, преминават през атмосферата, осветяват земята. При определени условия пътят на лъчите се огъва, така че възникват различни явления. Физиците считат за най-оригиналните оптични явления:

• залезът на слънцето;
• появата на дъга;
• Северно сияние;
• мираж;
• ореол.

Нека ги разгледаме по-подробно.

ореол около слънцето

Думата "ореол" на гръцки означава "кръг". Какво оптично явление стои в основата му?

Хало е процес на пречупване и отразяване на лъчи, който се случва в облачни кристали високо в атмосферата. Феноменът изглежда като светещи лъчи в близост до Слънцето, ограничени от тъмен интервал. Обикновено ореолите се образуват преди циклоните и могат да бъдат техни предшественици.

Водните капки замръзват във въздуха и приемат правилната призматична форма с шест страни. Всеки е запознат с появата на ледени висулки в ниските слоеве на атмосферата. На върха такива ледени игли свободно падат във вертикална посока. Кристалните ледени блокове се въртят, спускат се към земята, докато имат успоредно разположение по отношение на земята. Човек насочва зрението чрез кристали, които действат като лещи и пречупват светлината.

Други призми излизат плоски или приличат на звезди с шест лъча. Светлинните лъчи, падащи върху кристалите, може да не претърпят пречупване или да претърпят редица други процеси. Рядко се случва всички процеси да са ясно видими, обикновено една или друга част от явлението изглежда по-ясно, докато други са слабо представени.

Малкият ореол е кръг около слънцето с радиус около 22 градуса. Цветът на кръга е червеникав отвътре, след това прелива в жълто, бяло и се слива със синьото небе. Вътрешната част на кръга е тъмна. Образува се в резултат на пречупване на светлината в летящи във въздуха ледени игли. Лъчите в призмите се отклоняват под ъгъл от 22 градуса, така че тези, които са преминали през кристалите, се показват на наблюдателя като отклонени с 22 градуса. Следователно изглежда тъмно.

Червеното се пречупва по-малко, показвайки най-малкото отклонение от слънцето. Следва жълто. Другите лъчи са смесени и изглеждат бели за окото.

Има ореол с ъгъл от 46 градуса, разположен е около ореол от 22 градуса. Вътрешната му област също е червеникава, защото светлината претърпява пречупване в ледени игли, които са завъртяни на 90 градуса спрямо слънцето.

Известен е и 90-градусовият ореол, той свети слабо, почти няма цвят или е оцветен отвън в червено. Учените все още не са проучили напълно този вид.

Ореол около Луната и други изгледи

Този оптичен феномен често се наблюдава, ако в небето има леки облаци и много миниатюрни кристални ледени късове. Всеки такъв кристал е вид призма. По принцип тяхната форма е удължени шестоъгълници. Светлината навлиза в предната кристална област и излизайки от противоположната част, се пречупва на 22 градуса.

През зимата, близо до уличните лампи в студения въздух, можете да видите ореола. Появява се благодарение на светлината на фенера.

Около Слънцето също може да се образува ореол в мразовит снежен въздух. Снежинките са във въздуха, светлината преминава през облаците. При вечерния залез тази светлина става червена. В миналите векове суеверните хора са били ужасени от подобни явления.

Ореолът може да изглежда като кръг с цвят на дъга около Слънцето. Получава се, ако в атмосферата има много кристали с шест лица, но те не отразяват, а пречупват слънчевите лъчи. Повечето от лъчите се разпръскват, не достигат до очите ни. Останалите лъчи достигат до човешкото око и забелязваме преливащ кръг около Слънцето. Радиусът му е приблизително 22 градуса или 46 градуса.

фалшиво слънце

Учените отбелязват, че кръгът на ореола винаги е по-ярък отстрани. Това се обяснява с факта, че тук се срещат вертикални и хоризонтални ореоли. На техните пресечки могат да се появят фалшиви слънца. Това се случва особено често, когато Слънцето е близо до хоризонта, когато вече не виждаме част от вертикалния кръг.

Фалшивото слънце също е оптичен феномен, вид ореол. Появява се поради ледени кристали с шест лица, оформени като нокти. Такива кристали се движат в атмосферата във вертикална посока, светлината се пречупва в страничните им повърхности.

Трето „слънце“ също може да се образува, ако над истинското слънце се вижда само повърхностната част на хало кръга. Това може да бъде сегмент от дъга или светещо петно ​​с неразбираема форма. Понякога фалшивите слънца са толкова ярки, че не могат да бъдат разграничени от истинското Слънце.

дъга

Това е формата на непълен кръг с различни цветове.

Древните религии са вярвали от небето до земята. Аристотел вярва, че дъгата се появява поради отражението на капки слънчева светлина. Какво оптично явление все още може да зарадва човек толкова, колкото дъгата?

През 17 век Декарт изучава природата на дъгата. По-късно Нютон експериментира със светлина и допълва теорията на Декарт, но не може да разбере образуването на няколко дъги, липсата на отделни цветови нюанси в тях.

Пълната теория за дъгата е представена през 19 век от астроном от Англия Д. Ери. Именно той успя да разкрие всички процеси на дъгата. Разработената от него теория е приета днес.

Дъгата се появява, когато светлината на слънцето удари завеса от дъждовна вода в района на небето срещу слънцето. Центърът на дъгата се намира в точка от обратната страна на Слънцето, тоест не се вижда от човешкото око. Дъгата на дъгата е частта от окръжността около тази централна точка.

Цветовете в дъгата са разположени в определен ред. Той е постоянен. Червено - на горния ръб, лилаво - на дъното. Между тях цветовете вървят в строга подредба. Дъгата не съдържа всички съществуващи цветове. Преобладаването на зеленото показва прехода към благоприятно време.

Полярно сияние

Това е сияние в горните магнитни слоеве на атмосферата поради взаимното влияние на атомите и елементите на слънчевия вятър. Aurora обикновено са зелени или сини с нотки на розово и червено. Те могат да бъдат под формата на панделка или петно. Техните изблици често са придружени от шумни звуци.

Мираж

Простите миражни измами са познати на всеки човек. Например, когато шофирате по нагрят асфалт, се появява мираж като Това не изненадва никого. Какъв оптичен феномен обяснява появата на миражи? Нека се спрем на този въпрос по-подробно.

Миражът е оптично физическо явление в атмосферата, в резултат на което окото вижда обекти, които са скрити от погледа при нормални условия. Това се дължи на пречупването на светлинния лъч, докато преминава през въздушните слоеве. Обектите, които са на значително разстояние, могат да се издигнат или спуснат спрямо истинското си местоположение или могат да бъдат изкривени и да придобият странни форми.

Broken Ghost

Това е феномен, при който при залез или изгрев сянката на човек, който се намира на възвишение, придобива неразбираеми размери, тъй като пада върху облаци наблизо. Това се дължи на отразяването и пречупването на светлинните лъчи от водните капки в мъгливи условия. Феноменът е кръстен на една от височините на германските планини Харц.

Огънят на Свети Елмо

Това са светещи четки със син или лилав цвят на мачтите на морските кораби. Светлините могат да се появят на планински височини, на сгради с внушителна височина. Това явление възниква поради електрически разряди в краищата на проводниците поради факта, че електрическото напрежение се увеличава.

Това са оптичните явления, които се разглеждат в уроците за 8 клас. Нека поговорим за оптични устройства.

Дизайни в оптиката

Оптичните устройства са устройства, които преобразуват светлинното лъчение. Обикновено тези инструменти работят във видима светлина.

Всички оптични устройства могат да бъдат разделени на два вида:

1. Устройства, в които изображението се получава на екрана. Това са фотоапарати, кинокамери, прожекционни устройства.
2. Устройства, които взаимодействат с човешкото око, но не формират изображения на екрана. Това е лупа, микроскоп, телескопи. Тези устройства се считат за визуални.

Камерата е оптико-механично устройство, използвано за получаване на изображения на обект върху филм. Дизайнът на камерата включва камера и лещи, които образуват обектива. Обективът създава обърнато миниатюрно изображение на обекта, което е заснето на филм. Това се дължи на действието на светлината.

Първоначално изображението е невидимо, но благодарение на проявяващото решение става видимо. Това изображение се нарича негатив, в който светлите области изглеждат тъмни и обратното. Направете позитив от негатив върху фоточувствителна хартия. С помощта на фотоувеличител изображението се увеличава.

Лупата е леща или система от лещи, предназначена да увеличава обекти, докато ги гледате. Лупата се поставя до окото, избира се разстоянието, от което обектът се вижда ясно. Използването на лупа се основава на увеличаване на зрителния ъгъл, от който се гледа обектът.

За да се получи по-голямо ъглово увеличение, се използва микроскоп. В това устройство увеличението на обектите става благодарение на оптичната система, състояща се от леща и окуляр. Първо, зрителният ъгъл се увеличава от обектива, след това от окуляра.

И така, ние разгледахме основните оптични явления и устройства, техните разновидности и характеристики.