Ұзақ уақыт бойы мираждар, ауада жыпылықтаған фигуралар адамдарды үрейлендірді және үрейлендірді. Қазіргі уақытта ғалымдар табиғаттың көптеген құпияларын, соның ішінде оптикалық құбылыстарды ашты. Оларды табиғаттың құпиялары таң қалдырмайды, олардың мәні бұрыннан зерттелген. Бүгінгі күні орта мектепте оптикалық құбылыстар физикадан 8-сыныпта оқытылады, сондықтан кез келген оқушы олардың табиғатын түсіне алады.
Негізгі ұғымдар
Ежелгі дәуір ғалымдары адамның көзі ең жұқа шатырлы заттарды сезу арқылы көреді деп есептеген. Ол кездегі оптика көруді зерттейтін ғылым болды.
Орта ғасырда оптика жарық пен оның мәнін зерттеді.
Бүгінгі таңда оптика – әртүрлі орталар арқылы жарықтың таралуын және оның басқа заттармен әрекеттесуін зерттейтін физиканың бір бөлігі. Көрумен байланысты барлық мәселелерді физиологиялық оптика зерттейді.
Оптикалық құбылыстар – жарық сәулелерімен орындалатын әртүрлі әрекеттердің көрінісі. Оларды атмосфералық оптика зерттейді.
Атмосферадағы әдеттен тыс процестер
Жер планетасы атмосфера деп аталатын газ тәрізді қабықпен қоршалған. Оның қалыңдығы жүздеген шақырымға жетеді. Жерге жақынырақ атмосфера тығызырақ, бағыттажоғары қарай сирек. Атмосфералық қабықтың физикалық қасиеттері үнемі өзгеріп отырады, қабаттары араласады. Температураларды өзгерту. Тығыздық, мөлдірлік ығысу.
Жарық сәулелері Күннен және басқа аспан денелерінен Жерге қарай тарайды. Олар Жер атмосферасы арқылы өтеді, олар үшін белгілі бір оптикалық жүйе ретінде қызмет етеді, оның сипаттамаларын өзгертеді. Жарық сәулелері шағылысады, шашырады, атмосферадан өтеді, жерді жарықтандырады. Белгілі бір жағдайларда сәулелердің жолы иілген, сондықтан әртүрлі құбылыстар пайда болады. Физиктер ең түпнұсқа оптикалық құбылыстарды қарастырады:
- күннің батуы;
- кемпірқосақтың пайда болуы;
- солтүстік шамдар;
- мираж;
- гало.
Оларды толығырақ қарастырайық.
Күн айналасында гало
Грек тіліндегі «гало» сөзінің өзі «шеңбер» дегенді білдіреді. Оның негізінде қандай оптикалық құбылыс жатыр?
Гало – атмосферада жоғары бұлт кристалдарында пайда болатын сәулелердің сыну және шағылу процесі. Құбылыс қараңғы интервалмен шектелген Күннің жанындағы жарқыраған сәулелерге ұқсайды. Галолар әдетте циклондардан бұрын пайда болады және олардың прекурсорлары болуы мүмкін.
Су тамшылары ауада қатып, алты жағымен дұрыс призматикалық пішінді алады. Атмосфераның төменгі қабаттарында пайда болатын мұз айдындары барлығына таныс. Жоғарғы жағында мұндай мұз инелер тік бағытта еркін түседі. Кристалдық мұздар айналады, жерге түседі, ал олардың бойымен параллель орналасады.жерге қатынасы. Адам көру қабілетін линзалар қызметін атқаратын және жарықты сындыратын кристалдар арқылы басқарады.
Басқа призмалар жалпақ немесе алты сәулесі бар жұлдыздарға ұқсайды. Кристаллдарға түсетін жарық сәулелері сынбауы немесе басқа да бірқатар процестерге ұшырамауы мүмкін. Барлық процестердің анық көрінетіні сирек болады, әдетте құбылыстың бір немесе басқа бөлігі айқынырақ көрінеді, ал басқалары нашар көрсетіледі.
Кішкентай ореол - бұл радиусы шамамен 22 градус болатын күнді айнала шеңбер. Шеңбердің түсі ішінен қызғылт, содан кейін сары, ақ болып ағып, көк аспанмен араласады. Шеңбердің ішкі аймағы қараңғы. Ол ауада ұшатын мұз инелеріндегі жарықтың сынуы нәтижесінде пайда болады. Призмалардағы сәулелер 22 градус бұрышпен ауытқиды, сондықтан кристалдардан өткен сәулелер бақылаушыға 22 градусқа ауытқыған болып көрінеді. Сондықтан интерьер қараңғы болып көрінеді.
Қызыл түс аз сынады, бұл күн сәулесінен ең аз ауытқығанын көрсетеді. Келесі - сары. Басқа сәулелер араласып, ақ болып көрінеді.
22 градус ореол айналасында 46 градус ореол бар. Оның ішкі аймағы да қызғылт түсті, себебі жарық күнді 90 градусқа қарайтын мұз инелерінде сындырады.
90 градустық ореол да белгілі, ол әлсіз жарқырайды, түсі дерлік жоқ немесе сыртында қызыл түске боялған. Ғалымдар бұл сортты әлі толық зерттеген жоқ.
Айдың айналасында галожәне басқа түрлер
Бұл оптикалық құбылыс аспанда ашық бұлттар мен көптеген миниатюралық кристалды мұз қабаттары болғанда жиі байқалады. Әрбір мұндай кристал призманың бір түрі болып табылады. Негізінде олардың пішіні ұзартылған алтыбұрыштар. Жарық алдыңғы кристалдық аймаққа еніп, қарама-қарсы бөліктен шыққанда 22 градусқа сынады.
Қыста көше шамдарының жанында салқын ауада ореол көрінеді. Ол шамның жарығынан көрінеді.
Аязды қарлы ауада да Күннің айналасында ореол пайда болуы мүмкін. Қар түйіршіктері ауада, жарық бұлттардың арасынан өтеді. Кешкі күн батқанда бұл жарық қызылға айналады. Өткен ғасырларда ырымшылдар мұндай құбылыстардан үрейленді.
Гало Күннің айналасындағы кемпірқосақ түсті шеңберге ұқсауы мүмкін. Атмосферада алты қырлы кристалдар көп болса, бірақ олар шағылыспайды, бірақ күн сәулелерін сындырса пайда болады. Сәулелердің көпшілігі шашыраңқы, көзімізге жетпейді. Қалған сәулелер адамның көзіне жетеді, біз Күнді айнала иридесцентті шеңберді байқаймыз. Оның радиусы шамамен 22 градус немесе 46 градус.
Жалған күн
Ғалымдар ореол шеңбері әрқашан бүйірлерде жарқырап тұратынын атап өтті. Бұл тік және көлденең ореолдардың осы жерде кездесетіндігімен түсіндіріледі. Олардың қиылысында жалған күндер пайда болуы мүмкін. Бұл әсіресе Күн көкжиекке жақын болғанда жиі болады, сол кезде біз енді тік шеңбердің бір бөлігін көре алмаймыз.
Жалған күн де оптикалық құбылыс, ореолдың бір түрі. байланысты пайда боладытырнақ тәрізді алты беті бар мұз кристалдары. Мұндай кристалдар атмосферада тік бағытта қозғалады, жарық олардың бүйір беттерінде сынады.
Үшінші «күн» де шынайы күннен жоғары ореол шеңберінің беткі бөлігі ғана көрінетін болса, пайда болуы мүмкін. Бұл доғаның сегменті немесе түсініксіз пішіндегі жарық нүктесі болуы мүмкін. Кейде жалған күндердің жарқырағандығы соншалық, оларды нағыз Күннен ажыратуға болмайды.
Радуга
Бұл әртүрлі түстері бар толық емес шеңбер түріндегі атмосфералық оптикалық құбылыс.
Ежелгі дәуірдегі діндер кемпірқосақты аспаннан жерге апаратын көпір деп санаған. Аристотель кемпірқосақ күн сәулесінің тамшыларының шағылысуынан пайда болады деп есептеді. Қандай оптикалық құбылыс адамды кемпірқосақ сияқты қуанта алады?
17 ғасырда Декарт кемпірқосақтың табиғатын зерттеді. Кейінірек Ньютон жарықпен тәжірибе жасап, Декарт теориясын толықтырды, бірақ бірнеше кемпірқосақтың пайда болуын, оларда жеке түс реңктерінің жоқтығын түсіне алмады.
Кемпірқосақ туралы толық теорияны 19 ғасырда Англиядан келген Д. Эри астрономы ұсынған. Ол кемпірқосақтың барлық процестерін аша алды. Ол жасаған теория бүгінде де қабылдануда.
Күннің жарығы Күнге қарама-қарсы аспан аймағындағы жаңбыр суының пердесіне түскенде кемпірқосақ пайда болады. Кемпірқосақтың ортасы Күннің арғы жағындағы нүктеде орналасқан, яғни ол адам көзіне көрінбейді. Кемпірқосақтың доғасы - осы орталық нүктенің айналасындағы шеңбердің бөлігі.
Кемпірқосақтағы түстер белгілі бір ретпен орналастырылған. Ол тұрақты. Үстіңгі жағында қызыл, төменгі жағында күлгін түсті. Олардың арасында түстер қатаң түрде орналасады. Кемпірқосақ барлық түстерді қамтымайды. Жасыл түстің басым болуы қолайлы ауа райына көшкенін көрсетеді.
Аврора бореалисі
Бұл күн желінің атомдары мен элементтерінің өзара әсерінен атмосфераның жоғарғы магниттік қабаттарындағы жарқырау. Аврора әдетте жасыл немесе көк, қызғылт және қызыл реңктері бар. Олар таспа немесе дақ түрінде болуы мүмкін. Олардың жарылуы жиі шулы дыбыстармен бірге жүреді.
Мираж
Қарапайым мираждық алдау кез келген адамға таныс. Мысалы, жылытылған асфальтта жүргенде су беті ретінде мираж пайда болады. Бұл ешкімді таң қалдырмайды. Сағымдардың пайда болуын қандай оптикалық құбылыс түсіндіреді? Бұл мәселеге толығырақ тоқталайық.
Мираж – атмосферадағы оптикалық физикалық құбылыс, нәтижесінде көз қалыпты жағдайда көрінбейтін заттарды көреді. Бұл ауа қабаттары арқылы өтетін жарық сәулесінің сынуымен байланысты. Елеулі қашықтықта орналасқан нысандар өздерінің шынайы орнына қатысты көтерілуі немесе құлауы немесе бұрмаланып, біртүрлі пішіндерге ие болуы мүмкін.
Сынық елес
Бұл күн батқанда немесе күн шыққанда биіктікте тұрған адамның көлеңкесі түсініксіз пропорцияларға ие болатын құбылыс, өйткені ол жақындағы бұлттарға түседі. Бұл түсіндіріледітұманды жағдайда жарық сәулелерінің су тамшыларымен шағылысу және сынуы. Бұл құбылыс неміс Харц тауларының биіктерінің бірінің атымен аталған.
Әулие Эльмо оты
Бұл теңіз кемелерінің діңгектеріндегі көк немесе күлгін түсті жарқыраған щеткалар. Шамдар таулы биіктікте, әсерлі биіктіктегі ғимараттарда пайда болуы мүмкін. Бұл құбылыс электр кернеуінің жоғарылауына байланысты өткізгіштердің ұштарында электр разрядтарының пайда болуына байланысты болады.
Бұл 8-сынып сабақтарында қарастырылатын оптикалық құбылыстар. Оптикалық құрылғылар туралы сөйлесейік.
Оптикадағы дизайн
Оптикалық құрылғылар – жарық сәулеленуін түрлендіретін құрылғылар. Әдетте бұл құрылғылар көрінетін жарықта жұмыс істейді.
Барлық оптикалық құрылғыларды екі түрге бөлуге болады:
- Бейне экранда алынатын құрылғылар. Бұл камералар, кинокамералар, проекциялық құрылғылар.
- Адам көзімен әрекеттесетін, бірақ экранда кескіндер жасамайтын құрылғылар. Бұл үлкейткіш әйнек, микроскоп, телескоптар. Бұл құрылғылар көрнекі болып саналады.
Камера – пленкадағы объектінің кескіндерін алу үшін қолданылатын оптомеханикалық құрылғы. Камераның дизайны объективті құрайтын камера мен линзаларды қамтиды. Объектив пленкаға түсірілген объектінің төңкерілген миниатюралық бейнесін жасайды. Бұл жарықтың әрекетіне байланысты.
Кескін бастапқыда көрінбейді, бірақ дамып келе жатқан шешімнің арқасында ол көрінеді. Бұл сурет деп аталадытеріс, онда жарқын жерлер қараңғы болып көрінеді және керісінше. Фотосезімтал қағазда негативтен оңды жасаңыз. Фото үлкейткіштің көмегімен сурет үлкейтіледі.
Үлкейткіш әйнек - объектілерді қарау кезінде үлкейтуге арналған линзалар немесе линзалар жүйесі. Үлкейткіш әйнек көздің жанына қойылады, нысанның анық көрінетін қашықтығы таңдалады. Үлкейткіш әйнекті пайдалану нысанның көру бұрышын ұлғайтуға негізделген.
Бұрышты үлкейту үшін микроскопты пайдаланыңыз. Бұл құрылғыда объектілерді үлкейту линза мен окулярдан тұратын оптикалық жүйенің арқасында жүзеге асады. Алдымен көру бұрышы линза арқылы, содан кейін окуляр арқылы үлкейтіледі.
Сонымен біз негізгі оптикалық құбылыстар мен құрылғыларды, олардың түрлері мен мүмкіндіктерін қарастырдық.
