Šviesos reiškiniai atmosferoje. Pranešimas: Optiniai atmosferos reiškiniai

09.10.2019

Atgal į priekį

Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo funkcijų. Jei jus domina šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.

Pamokos tikslas: susidaryti idėją apie optinius reiškinius atmosferoje.

Planuojamas rezultatas: mokiniai turėtų žinoti/suprasti ir paaiškinti, kaip jie atsiranda atmosferos reiškiniai susiję su refleksija saulės šviesa; su elektra susiję reiškiniai.

Pagrindiniai terminai ir sąvokos: optiniai reiškiniai atmosferoje, vaivorykštė, miražas, aureolė, aurora, žaibas, „Šv. Elmo ugnis“.

Ištekliai:
– vadovėlis – 106–109 p.;
– elektroninis vadovėlio priedas;
– pristatymas pamokai.

Įranga:
- Projektorius;
- Ekranas;
– Mokytojas turi kompiuterį;
– Nešiojamieji kompiuteriai ant kiekvieno stalo;
– Laivas rytietiško stiliaus;
– Kostiumas senoliui Hottabych.

Per užsiėmimus

-Ar yra antklodė, vaikai?
Kad visa Žemė būtų uždengta?
Kad užtektų visiems,
Bet tai nebuvo matoma?
Nelankstyti, neišskleisti,
Neliesk, nežiūrėk?
Įleistų lietų ir šviesą,
Taip, bet atrodo, kad ne?
- Kokia čia antklodė? (Atmosfera yra Žemės oro apvalkalas.)

Ir toliau studijuojame temą „Atmosfera“. Pirmiausia užduosiu kelis klausimus:

1. Iš ko susideda Žemės atmosfera? (Dujų, mažų vandens lašelių ir ledo kristalų, dulkių, suodžių, organinių medžiagų mišinys.)

2. Kokia drėgmė yra ore? (Vandens garai, vandens lašeliai ir ledo kristalai.)

3. Ar atmosfera nėra vienalytė, ar ji turi kelis sluoksnius? (Tropo-strato-mezo-termo-egzo-jonosfera.)

4. Kokiuose sluoksniuose atsiranda aurora? (Jonosfera.)

– Aurora, žaibai, miražai senovėje gąsdino žmones. Šiandien mokslininkams pavyko atskleisti šių paslaptingų reiškinių paslaptis. O mūsų pamokos tema – „Optiniai reiškiniai atmosferoje“.

Kas yra šis paslaptingas indas ant mano stalo? Tu nežinai? Pažiūrėkime?

(Atidaro indą, iš jo veržiasi dūmai, pasirodo senis Hottabychas.)

– Apchhi! Sveikinu, mano išmintingasis valdove! (Dbe žodžių Hottabych, kurį vaidina vienas iš mokinių, paryškinti pabrauktu šriftu.)
- Iš kur tu esi? Ar tu iš teatro?
– O ne, milorde! Aš esu iš šio laivo!
– Taigi tu..?
– Taip, aš esu galingas ir garsus džinas Hassanas Abdurahman ibn Hottab visose keturiose pasaulio šalyse, tai yra Hotabo sūnus!
- Hottabych?!
– Kas tie gražūs jaunuoliai?
– A Tai 6 „A“ klasės mokiniai, o dabar turime geografijos pamoką.
– Geografijos pamoka! Žinok, o gražiausioji iš gražiųjų, kad tau nepaprastai pasisekė, nes esu turtingas geografijos žinių. Aš tave išmokysiu, o tu tapsi žinomas tarp savo mokyklos mokinių ir tarp visų savo krašto mokyklų mokinių!
– Mes tuo labai džiaugiamės, brangusis Hottabych.
– Kas yra šios stebuklingos juodosios dėžės, gulinčios priešais jus?
– Tai kompiuteriai, su kuriais šiuolaikiniai vaikai mokosi geografijos. Kviečiu jus, brangusis Hottabych, šiandien dirbti su mumis. O vaikinų paprašysiu atsidaryti pamokos „Optiniai reiškiniai atmosferoje. Kas, jūsų nuomone, yra optiniai reiškiniai? (šviesa, vizualinis) ekraną.
Šiandien susipažinsime su kai kuriais optiniais reiškiniais ir užpildysime lentelę, kuri guli prieš jus. Na, mūsų brangusis Hottabychas papasakos, kaip senovės mokslininkai atstovavo tam ar kitam reiškiniui.

Taigi pradėkime!

Reiškiniai, susiję su saulės šviesos atspindžiu.

Vaivorykštė - Vasaros lietus praėjo ir vėl švietė saulė. Ir tarsi burtų keliu danguje pasirodė vaivorykštės lankas.

Aš žinau, kad Dievas sukūrė vaivorykštę senovės Babilonas kaip ženklą, kad jis nusprendė sustabdyti pasaulinį potvynį.

Ką apie tai mano šiuolaikiniai mokslininkai?

Saulės šviesa mums atrodo balta, tačiau iš tikrųjų ją sudaro 7 spalvų šviesos bangos: raudona, oranžinė, žalia, mėlyna, indigo ir violetinė. Praleisdamas per vandens lašus, saulės spindulys lūžta ir suskaidomas į skirtingos spalvos. Štai kodėl po lietaus arba šalia krioklių galite pamatyti vaivorykštę. (padarykite įrašą lentelėje).

– Daugelis dykumų keliautojų yra kito atmosferos reiškinio liudininkai -Miražas.

Senovės egiptiečiai tikėjo, kad miražas yra nebeegzistuojančios šalies vaiduoklis.

(Vaikai mokosi šį skyrių elektroninėje programoje ir kalba šiuolaikine versija)

Kodėl atsiranda miražai? Taip atsitinka, kai karštas oras pakyla virš paviršiaus. Jo tankis pradeda didėti. Skirtingos temperatūros oras turi skirtingo tankio, o šviesos spindulys, judantis iš sluoksnio į sluoksnį, sulinks, vizualiai priartindamas objektą. M. atsiranda virš karšto paviršiaus (dykumos, asfalto), arba, atvirkščiai, virš atvėsusio paviršiaus (vandens).

Halo . Esant šaltam orui, aplink Saulę ir Mėnulį pasirodo ryškūs žiedai -Halo.

– Tai reiškia, kad šiuo metu yra raganų šabas.

(Vaikai mokosi šį skyrių elektroninėje programoje ir kalba šiuolaikine versija.)

Jie atsiranda, kai šviesa atsispindi cirrostratus debesų ledo kristaluose. Karūnos – keli žiedai, sutalpinti vienas kito viduje. (Įrašai.)
Oras nepraleidžia elektros, tačiau kai kuriais atvejais nustatoma, kad jis tiesiog perpildytas elektros.

Reiškiniai, susiję su elektra.

Poliarinės šviesos – Poliarinių regionų gyventojai gali grožėtis Aurora Borealis.

– Ech tada savaime šviečiantis oras išeina pro skylę Žemėje.

(Vaikai mokosi šį skyrių elektroninėje programoje ir kalba šiuolaikine versija.)

Saulė į Žemę siunčia elektra įkrautų dalelių srautą, kuris susiduria su oro dalelėmis ir pradeda švytėti. (Įrašai.)

Žaibas - „Skrenda ugninė strėlė, jos niekas negali sugauti – nei karalius, nei karalienė, nei gražioji mergelė.

- Tai Dievas Perunas savo akmeniniu ginklu smogia į gyvatę.

(Vaikai mokosi šį skyrių elektroninėje programoje ir kalba šiuolaikine versija.)

Matoma elektros iškrova tarp debesų arba tarp debesies ir žemės. Žaibo griaustinis. Oras žaibo viduje gali įkaisti iki 30 000 laipsnių (tai yra 5 kartus daugiau nei Saulės paviršiuje).

Žaibo tipai (linijiniai ir rutuliniai), kodėl jie pavojingi? (Įrašai.)

Kitas reiškinys, susijęs su elektriniu atmosferos švytėjimu

"Šv. Elmo ugnis"

– Jūreiviai tai laiko blogu ženklu.

(Vaikai mokosi šį skyrių elektroninėje programoje ir kalba šiuolaikine versija.)

Šiandien susipažinome su neįprastais gamtos reiškiniais.

– „Hottabych“ dėka sužinojome apie senolių požiūrį į optinius reiškinius atmosferoje.

– Na, aš sužinojau, kaip jūsų šiuolaikiniai mokslininkai paaiškina daugybę paslaptingų reiškinių.

(Jei turite laiko: siūlau išbandyti save testu.)

Šiandien atlikote gerą darbą, ši tema labai sudėtinga ir ją gilinsitės 10–11 klasių fizikos kurse.

D.Z. : Atlikite šios pamokos viktoriną.

Besidomintiems: iš papildomų informacijos šaltinių pasidomėkite, koks neįprastas atm. jūsų vietovėje kada nors įvyko reiškinių. Kaip jie apibūdinami?

1. Optiniai reiškiniai atmosferoje buvo pirmieji žmonių pastebėti optiniai efektai. Suvokus šių reiškinių prigimtį ir žmogaus regėjimo prigimtį, prasidėjo šviesos problemos formavimasis.

Iš viso optiniai reiškiniai atmosferoje yra labai dideli. Čia bus nagrinėjami tik labiausiai žinomi reiškiniai - miražai, vaivorykštės, aureolės, karūnos, mirksinčios žvaigždės, mėlynas dangus ir raudona aušra. Šių efektų susidarymas yra susijęs su tokiomis šviesos savybėmis kaip refrakcija sąsajose, trukdžiai ir difrakcija.

2. Atmosferos refrakcija – tai šviesos spindulių lenkimas, kai jie praeina per planetos atmosferą. Atsižvelgiant į spindulių šaltinius, jie išskiriami astronominė ir antžeminė refrakcija. Pirmuoju atveju spinduliai sklinda iš dangaus kūnų (žvaigždžių, planetų), antruoju – iš antžeminių objektų. Dėl atmosferos refrakcijos stebėtojas mato objektą ne ten, kur jis yra, arba ne tokios formos, kokią jis turi.

3. Astronominė refrakcija buvo žinomas jau Ptolemėjo laikais (II a. po Kr.). 1604 m. J. Kepleris pasiūlė, kad žemės atmosferos tankis nepriklauso nuo aukščio ir tam tikras storis h(199 pav.). 1 spindulys ateina iš žvaigždės S tiesiai į stebėtoją A tiesia linija, nepataikys į akis. Lūžęs ties vakuumo ir atmosferos riba, jis pataikys į tašką IN.

2 spindulys pataikys į stebėtojo akį, kuri, nesant lūžio atmosferoje, turėtų praeiti pro šalį. Dėl lūžio (lūžio) stebėtojas matys žvaigždę kita kryptimi nei S, o atmosferoje lūžusio pluošto tęsinys, tai yra, kryptimi S 1 .

Kampas γ , kuriuo nukrypsta link zenito Z matoma žvaigždės padėtis S 1, palyginti su tikra padėtimi S, paskambino lūžio kampas. Keplerio laikais lūžio kampai jau buvo žinomi iš rezultatų astronominiai stebėjimai kai kurios žvaigždės. Todėl Kepleris naudojo šią schemą atmosferos storiui įvertinti h. Pagal jo skaičiavimus paaiškėjo h» 4 km. Jei skaičiuosime pagal atmosferos masę, tai yra maždaug du kartus mažiau nei tikroji.

Tiesą sakant, Žemės atmosferos tankis mažėja didėjant aukščiui. Todėl apatiniai oro sluoksniai yra optiškai tankesni nei viršutiniai. Šviesos spinduliai, einantys įstrižai Žemės link, lūžta ne viename vakuumo ir atmosferos ribos taške, kaip Keplerio schemoje, o palaipsniui lenkiami per visą kelią. Tai panašu į tai, kaip šviesos spindulys praeina per skaidrių plokščių krūvą, kurių lūžio rodiklis yra didesnis, tuo plokštė yra žemiau. Tačiau bendras refrakcijos poveikis pasireiškia taip pat, kaip ir Keplerio schemoje. Atkreipkime dėmesį į du reiškinius, kuriuos sukelia astronominė refrakcija.

A. Tariamos dangaus objektų padėties pasislenka zenito link pagal lūžio kampą γ . Kuo žvaigždė žemiau horizonto, tuo labiau pastebima jos tariama padėtis danguje, palyginti su tikrąja (200 pav.). Todėl paveikslas Žvaigždėtas dangus, stebimas iš Žemės, yra šiek tiek deformuotas centro link. Tik taškas nejuda S, esantis zenite. Dėl atmosferos lūžio galima stebėti žvaigždes, esančias šiek tiek žemiau geometrinio horizonto.

Lūžio kampo reikšmės γ greitai mažėja didėjant kampui β šviestuvo aukštis virš horizonto. At β = 0 γ = 35" . Tai didžiausias lūžio kampas. At β = 5º γ = 10" , adresu β = 15º γ = 3" , adresu β = 30º γ = 1" . Šviestuvams, kurių ūgis β > 30º, lūžio poslinkis γ < 1" .

b. Saulė apšviečia daugiau nei pusę paviršiaus gaublys . 1–1 spinduliai, kurie, nesant atmosferos, turėtų liesti Žemę diametralinio pjūvio taškuose DD, atmosferos dėka jie paliečia jį kiek anksčiau (201 pav.).

Žemės paviršių liečia 2 - 2 spinduliai, kurie be atmosferos praeitų pro šalį. Dėl to terminatoriaus linija BB, atskirdamas šviesą nuo šešėlio, pasislenka į naktinio pusrutulio sritį. Todėl dienos paviršiaus plotas Žemėje yra didesnis nei nakties paviršiaus plotas.

4. Žemės refrakcija. Jei astronominės lūžio reiškiniai atsiranda dėl visuotinis atmosferos refrakcinis poveikis, tada antžeminės lūžio reiškiniai atsiranda dėl vietiniai atmosferos pokyčiai, dažniausiai susijęs su temperatūros anomalijomis. Ryškiausios antžeminės refrakcijos apraiškos yra miražai.

A. Superior Mirage(iš fr. miražas). Paprastai jis stebimas arktiniuose regionuose, kuriuose yra skaidrus oras ir žema Žemės paviršiaus temperatūra. Stiprų paviršiaus atšalimą čia lemia ne tik žema saulės padėtis virš horizonto, bet ir tai, kad sniegu ar ledu padengtas paviršius atspindi didžiąją dalį spinduliuotės į kosmosą. Dėl to žemės sluoksnyje, artėjant prie Žemės paviršiaus, temperatūra labai greitai mažėja, o oro optinis tankis didėja.

Spindulių kreivumas į Žemę kartais yra toks reikšmingas, kad stebimi objektai, esantys toli už geometrinio horizonto linijos. 2 spindulys 202 pav., kuris normalioje atmosferoje eitų į savo viršutinius sluoksnius, į tokiu atveju pasilenkia į Žemę ir patenka į stebėtojo akį.

Matyt, būtent toks miražas reprezentuoja legendinius „Skraidančius olandus“ – laivų vaiduoklius, kurie iš tikrųjų yra už šimtų ir net tūkstančių kilometrų. Puikūs miražai stebina tai, kad kūnų dydis pastebimai nesumažėja.

Pavyzdžiui, 1898 metais Brėmeno laivo „Matador“ įgula stebėjo laivą-vaiduoklį, kurio matomi matmenys atitiko 3–5 mylių atstumą. Iš tikrųjų, kaip vėliau paaiškėjo, šis laivas tuo metu buvo maždaug už tūkstančio mylių. (1 jūrmylė yra lygi 1852 m). Paviršinis oras ne tik sulenkia šviesos spindulius, bet ir sufokusuoja juos kaip sudėtingą optinę sistemą.

Normaliomis sąlygomis didėjant aukščiui oro temperatūra mažėja. Atvirkštinė temperatūros eiga, kai temperatūra kyla didėjant aukščiui, vadinama temperatūros inversija. Temperatūros inversijos gali atsirasti ne tik arktinėse zonose, bet ir kitose, žemesnėse platumose. Todėl geresni miražai gali atsirasti visur, kur oras pakankamai švarus ir kur vyksta temperatūros inversijos. Pavyzdžiui, Viduržemio jūros pakrantėje kartais stebimi tolimų matymo miražai. Temperatūros inversiją čia sukuria karštas oras iš Sacharos.

b. Inferior Mirage atsiranda, kai temperatūra pasikeičia ir paprastai stebima dykumose karštuoju metu. Iki vidurdienio, kai saulė aukštai, smėlėtas dykumos dirvožemis, susidedantis iš kietųjų mineralų dalelių, įkaista iki 50 ar daugiau laipsnių. Tuo pačiu metu kelių dešimčių metrų aukštyje oras išlieka gana šaltas. Todėl aukščiau esančių oro sluoksnių lūžio rodiklis yra pastebimai didesnis, palyginti su oru šalia žemės. Tai taip pat veda prie spindulių lenkimo, bet priešinga kryptimi (203 pav.).

Šviesos spinduliai, sklindantys iš žemai virš horizonto esančių dangaus dalių, esančių priešais stebėtoją, nuolat lenkiasi aukštyn ir patenka į stebėtojo akį kryptimi iš apačios į viršų. Dėl to, jiems tęsiantis žemės paviršiuje, stebėtojas mato dangaus atspindį, primenantį vandens paviršių. Tai vadinamasis „ežero“ miražas.

Poveikis dar labiau sustiprėja, kai stebėjimo kryptimi yra uolų, kalvų, medžių ir pastatų. Šiuo atveju jie matomi kaip salos didžiulio ežero viduryje. Be to, matomas ne tik objektas, bet ir jo atspindys. Pagal spindulių kreivumo pobūdį paviršinis oro sluoksnis veikia kaip vandens paviršiaus veidrodis.

5. Vaivorykštė. Tai spalvinga optinis reiškinys, stebimas lietaus metu, apšviestas saulės ir vaizduojantis koncentrinių spalvotų lankų sistemą.

Pirmąją vaivorykštės teoriją 1637 m. sukūrė Dekartas. Iki to laiko buvo žinomi šie eksperimentiniai faktai, susiję su vaivorykšte:

A. Vaivorykštės O centras yra tiesėje, jungiančioje Saulę su stebėtojo akimi(204 pav.).

b. Aplink akies ir saulės simetrijos liniją yra spalvotas lankas, kurio kampinis spindulys yra apie 42° . Spalvos išdėstytos, skaičiuojant nuo centro, tokia tvarka: mėlyna (d), žalia (h), raudona (j)(1 eilutės grupė). Tai pagrindinė vaivorykštė. Pagrindinės vaivorykštės viduje yra neryškūs įvairiaspalviai rausvų ir žalsvų atspalvių lankai.

V. Antroji lankų sistema, kurios kampo spindulys yra apie 51° vadinama antrine vaivorykšte. Jo spalvos yra daug blyškesnės ir tinka Atvirkštinė tvarka, skaičiuojant nuo centro, raudona, žalia, mėlyna (linijų grupė 2) .

G. Pagrindinė vaivorykštė atsiranda tik tada, kai saulė yra virš horizonto ne didesniu kaip 42° kampu.

Kaip nustatė Dekartas, pagrindinė pagrindinės ir antrinės vaivorykštės susidarymo priežastis yra šviesos spindulių lūžis ir atspindys lietaus lašuose. Panagrinėkime pagrindines jo teorijos nuostatas.

6. Vienspalvio spindulio lūžis ir atspindys laše. Tegul monochromatinis intensyvumo spindulys aš 0 patenka ant sferinio spindulio lašo R ant atstumo y nuo ašies diametralinio pjūvio plokštumoje (205 pav.). Smūgio taške A dalis spindulio atsispindi, o pagrindinę dalį atspindi intensyvumas aš 1 patenka į lašo vidų. Taške B didžioji dalis spindulio pereina į orą (205 pav. jis išėjo į IN spindulys nerodomas), o mažesnė dalis atsispindi ir nukrenta taške SU. Išėjo taške SU spindulio intensyvumas aš 3 dalyvauja formuojant pagrindinę vaivorykštę ir silpnas antrines juostas pagrindinėje vaivorykštėje.

Raskime kampą θ , po kuria išnyra sija aš 3 krintančio spindulio atžvilgiu aš 0 . Atkreipkite dėmesį, kad visi kampai tarp spindulio ir normalaus lašo viduje yra vienodi ir lygūs lūžio kampui β . (Trikampiai OAV Ir OBC lygiašoniai). Nesvarbu, kiek spindulys „sukasi“ lašo viduje, visi kritimo ir atspindžio kampai yra vienodi ir lygūs lūžio kampui β . Dėl šios priežasties bet koks spindulys, atsirandantis iš kritimo taškuose IN, SU ir tt, išeina tuo pačiu kampu, lygus kampui krinta α .

Norėdami rasti kampą θ sijos įlinkis aš 3 nuo originalo, reikia susumuoti nuokrypio kampus taškuose A, IN Ir SU: q = (α – β) + (π – 2β) + (α - β) = π + 2α – 4β . (25.1)

Patogiau matuotis aštrus kampas φ = π – q = 4β – 2α . (25.2)

Atlikęs kelių šimtų spindulių skaičiavimus, Dekartas nustatė, kad kampas φ su augimu y, tai yra, spinduliui tolstant aš 0 nuo kritimo ašies, pirmiausia padidėja absoliuti vertė, ties y/R≈ 0,85 įgauna didžiausią reikšmę ir pradeda mažėti.

Dabar tai yra kampo ribinė vertė φ galima rasti ištyrus funkciją φ iki ekstremumo iki adresu. Nuo nuodėmės α = yçR, ir nuodėmė β = yçR· n, Tai α = arcsin( yçR), β = arcsin( yçRn). Tada

, . (25.3)

Išskleidę terminus į skirtingas lygties dalis ir padalydami juos kvadratais, gauname:

, Þ (25,4)

Dėl geltonos spalvos D-natrio linijos λ = 589,3 nm vandens lūžio rodiklis n= 1,333. Taško atstumas Ašio spindulio atsiradimas iš ašies y= 0,861R. Šio spindulio ribinis kampas yra

Įdomu, kokia prasmė IN pirmasis spindulio atspindys laše taip pat yra maksimaliai nutolęs nuo lašo ašies. Ištyręs kraštutinį kampą d= p– α – ε = p– α – (p– 2β ) = 2β – α dydžio adresu, gauname tą pačią sąlygą, adresu= 0,861R Ir d= 42,08°/2 = 21,04°.

206 paveiksle parodyta kampo priklausomybė φ , pagal kurią spindulys išnyra iš kritimo po pirmojo atspindžio (25.2 formulė), iš taško padėties A sijos patekimas į lašą. Visi spinduliai atsispindi kūgio viduje, kurio viršūnės kampas yra ≈ 42º.

Vaivorykštės formavimuisi labai svarbu, kad spinduliai patektų į lašą cilindriniu storio sluoksniu уçR nuo 0,81 iki 0,90, išeina po atspindžio plonoje kūgio sienelėje kampiniame diapazone nuo 41,48º iki 42,08º. Išorinė kūgio sienelė lygi (yra kampo kraštutinumas φ ), vidus laisvas. Kampinės sienelės storis ≈ 20 lanko minučių. Praeinantiems spinduliams lašas elgiasi kaip objektyvas su židinio nuotolis f= 1,5R. Spinduliai patenka į lašą išilgai viso pirmojo pusrutulio paviršiaus, atsispindi besiskiriančiu spinduliu kūgio, kurio ašies kampas ≈ 42º, erdvėje ir praeina pro langą, kurio kampinis spindulys ≈ 21º (207 pav.). ).

7. Iš lašo sklindančių spindulių intensyvumas. Čia kalbėsime tik apie spindulius, kurie iškrito iš lašo po 1 atspindžio (205 pav.). Jei spindulys krenta ant lašo kampu α , turi intensyvumą aš 0, tada spindulys, einantis į lašą, turi intensyvumą aš 1 = aš 0 (1 – ρ ), kur ρ – intensyvumo atspindžio koeficientas.

Nepoliarizuotai šviesai, atspindžiui ρ galima apskaičiuoti naudojant Frenelio formulę (17.20). Kadangi į formulę įeina skirtumo ir kampų sumos funkcijų kvadratai α Ir β , tada atspindžio koeficientas nepriklauso nuo to, ar spindulys patenka į lašą, ar iš lašo. Nes kampai α Ir β taškuose A, IN, SU yra vienodi, tada koeficientas ρ visuose taškuose A, IN, SU tas pats. Vadinasi, spindulių intensyvumas aš 1 = aš 0 (1 – ρ ), aš 2 = aš 1 ρ = aš 0 ρ (1 – ρ ), aš 3 = aš 2 (1 – ρ ) = aš 0 ρ (1 – ρ ) 2 .

25.1 lentelėje parodytos kampų reikšmės φ , koeficientas ρ ir intensyvumo koeficientus aš 3 çI 0 skaičiuojamas skirtingais atstumais уçR geltonos natrio linijos pluošto įėjimas λ = 589,3 nm. Kaip matyti iš lentelės, kada adresu≤ 0,8Rį spindulį aš 3, nukrenta mažiau nei 4 % energijos iš spindulio, patenkančio į lašą. Ir tik pradedant nuo adresu= 0,8R ir daugiau iki adresu= R išleidžiamo spindulio intensyvumas aš 3 padidėja kelis kartus.

25.1 lentelė
y/R	α ,º	β ,º	φ ,º	ρ	aš 3 /aš 0
0	0	0	0	0,020	0,019
0,30	17,38	12,94	16,99	0,020	0,019
0,50	29,87	21,89	27,82	0,021	0,020
0,60	36,65	26,62	33,17	0,023	0,022
0,65	40,36	29,01	35,34	0,025	0,024
0,70	44,17	31,52	37,73	0,027	0,025
0,75	48,34	34,09	39,67	0,031	0,029
0,80	52,84	36,71	41,15	0,039	0,036
0,85	57,91	39,39	42,08	0,052	0,046
0,90	63,84	42,24	41,27	0,074	0,063
0,95	71,42	45,20	37,96	0,125	0,095
1,00	89,49	48,34	18,00	0,50	0,125

Taigi spinduliai, kylantys iš kritimo maksimaliu kampu φ , turi žymiai didesnį intensyvumą, palyginti su kitais spinduliais dėl dviejų priežasčių. Pirma, dėl stipraus kampinio spindulių pluošto suspaudimo plonoje kūgio sienelėje ir, antra, dėl mažesnių kritimo nuostolių. Tik šių spindulių intensyvumo pakanka, kad sukeltų akies lašo blizgesio pojūtį.

8. Pagrindinės vaivorykštės susidarymas. Kai šviesa nukrenta ant lašo dėl dispersijos, spindulys skyla. Dėl to ryškaus atspindžio kūgio sienelė sluoksniuojasi pagal spalvą (208 pav.). Violetiniai spinduliai ( l= 396,8 nm) išeina kampu j= 40°36", raudona ( l= 656,3 nm) – kampu j= 42°22". Šiame kampiniame intervale D φ = 1°46" yra visas iš lašo sklindančių spindulių spektras. Violetiniai spinduliai sudaro vidinį kūgį, raudoni – išorinį. Jei saulės apšviestus lietaus lašus mato stebėtojas, tai tie, kurių spinduliai iš kūgio patenka akis matoma kaip ryškiausia. Dėl to visi lašai, esantys saulės spindulio, einančio pro stebėtojo akį, atžvilgiu raudono kūgio kampu, matomi kaip raudoni, o žalio kūgio kampu – žali. (209 pav.).

9. Antrinės vaivorykštės susidarymas atsiranda dėl spindulių, atsirandančių iš lašo po antrojo atspindžio (210 pav.). Spindulių intensyvumas po antrojo atspindžio yra maždaug dydžiu mažesnis, palyginti su spinduliais po pirmojo atspindžio, ir jo eiga yra maždaug tokia pati, kai keičiasi уçR.

Spinduliai, atsirandantys iš lašo po antrojo atspindžio, sudaro kūgį, kurio viršūnės kampas yra ≈ 51º. Jei pirminis kūgis turi lygią pusę išorėje, tai antrinis kūgis turi lygią pusę viduje. Tarp šių kūgių spindulių praktiškai nėra. Kuo didesni lietaus lašai, tuo ryškesnė vaivorykštė. Sumažėjus lašelių dydžiui, vaivorykštė blunka. Kai lietus virsta šlapdriba R≈ 20–30 µm, vaivorykštė išsigimsta į balkšvą lanką, kurio spalvos beveik nesiskiria.

10. Halo(iš graikų kalbos halōs- žiedas) yra optinis reiškinys, kuris paprastai reiškia vaivorykštės apskritimai aplink Saulės ar Mėnulio diską kampiniu spinduliu 22º Ir 46º. Šie apskritimai susidaro dėl šviesos lūžio ledo kristalams, esantiems plunksniniuose debesyse, suformuotuose kaip šešiakampės taisyklingos prizmės.

Ant žemės krentančios snaigės yra labai įvairios formos. Tačiau kristalai susidarė dėl garų kondensacijos viršutiniai sluoksniai atmosferos, daugiausia turi šešiakampių prizmių formą. Iš visų galimi variantai Sijos praėjimui per šešiakampę prizmę svarbiausi yra trys (211 pav.).

(a) atveju spindulys eina per priešingus lygiagrečius prizmės paviršius, neskildamas ar nenukrypdamas.

(b) atveju spindulys praeina per prizmės paviršius, sudarydamas tarpusavyje 60º kampą ir lūžta kaip spektrinėje prizmėje. Spindulio, išeinančio mažiausio 22º nuokrypio kampu, intensyvumas yra didžiausias. Trečiuoju atveju (c) sija eina per prizmės šoninį paviršių ir pagrindą. Lūžio kampas yra 90º, mažiausias nuokrypis yra 46º. Abiem pastaraisiais atvejais balti spinduliai suskaidomi, mėlynieji labiau nukrypsta, o raudoni – mažiau. Atvejai (b) ir (c) sukelia žiedų atsiradimą, stebimus perduodamuose spinduliuose, kurių kampiniai matmenys yra 22º ir 46º (212 pav.).

Paprastai išorinis žiedas (46º) yra ryškesnis už vidinį ir abu turi rausvą atspalvį. Tai paaiškinama ne tik intensyvia mėlynų spindulių sklaida debesyje, bet ir tuo, kad mėlynų spindulių sklaida prizmėje yra didesnė nei raudonųjų. Todėl mėlyni spinduliai iš kristalų išeina labai skirtingu pluoštu, todėl jų intensyvumas mažėja. Ir raudoni spinduliai išeina siauru pluoštu žymiai didesniu intensyvumu. Esant palankioms sąlygoms, kai įmanoma atskirti spalvas, vidinė dalisŽiedai raudoni, išoriniai mėlyni.

10. Karūnos– šviesūs migloti žiedai aplink šviestuvo diską. Jų kampinis spindulys yra daug mažesnis už halo spindulį ir neviršija 5º. Karūnos atsiranda dėl difrakcijos spindulių sklaidos ant vandens lašelių, sudarančių debesį ar rūką.

Jei kritimo spindulys R, tada pirmasis difrakcijos minimumas lygiagrečiuose spinduliuose stebimas kampu j = 0,61∙lçR(žr. 15.3 formulę). Čia l- šviesos bangos ilgis. Atskirų lašų difrakcijos modeliai lygiagrečiuose pluoštuose sutampa, todėl šviesos žiedų intensyvumas didėja.

Pagal lajų skersmenį galima nustatyti debesyje esančių lašelių dydį. Kuo didesni lašai (daugiau R), tuo mažesnis žiedo kampinis dydis. Didžiausi žiedai pastebimi nuo mažiausių lašelių. Kelių kilometrų atstumu difrakcijos žiedai vis dar pastebimi, kai lašelio dydis yra ne mažesnis kaip 5 mikronai. Tokiu atveju j maks. = 0,61 lçR≈ 5 ¸ 6°.

Šviesių karūnėlių žiedų spalva labai blanki. Kai tai pastebima, išorinis žiedų kraštas yra rausvos spalvos. Tai yra, spalvų pasiskirstymas karūnose yra atvirkštinis spalvų pasiskirstymui halo žieduose. Be to kampiniai matmenys tai taip pat leidžia atskirti karūnas nuo aureolių. Jei atmosferoje yra įvairių dydžių lašelių, tada vainikėlių žiedai, persidengiantys vienas su kitu, sudaro bendrą ryškų švytėjimą aplink šviestuvo diską. Šis spindesys vadinamas halo.

11. Mėlyna dangaus spalva ir raudona aušros spalva. Kai saulė yra virš horizonto, dangus be debesų atrodo mėlynas. Faktas yra tas, kad iš saulės spektro spindulių, pagal Rayleigh dėsnį aš diss ~ 1 /l 4 trumpi mėlyni, žalsvai mėlyni ir violetiniai spinduliai yra intensyviausiai išsibarstę.

Jei Saulė yra žemai virš horizonto, jos diskas dėl tos pačios priežasties suvokiamas kaip tamsiai raudonas. Dėl intensyvios trumpųjų bangų šviesos sklaidos stebėtoją pasiekia daugiausia silpnai išsklaidyti raudoni spinduliai. Tekančios ar besileidžiančios Saulės spindulių sklaida yra ypač didelė, nes spinduliai keliauja ilgas atstumas netoli Žemės paviršiaus, kur sklaidančių dalelių koncentracija ypač didelė.

Ryto arba vakaro aušra – dangaus dalies, esančios arti Saulės, nuspalvinimas rausva spalva– paaiškinama difrakcine šviesos sklaida ant ledo kristalų viršutiniuose atmosferos sluoksniuose ir geometriniu šviesos atspindžiu iš kristalų.

12. Blizgančios žvaigždės– Tai greiti žvaigždžių ryškumo ir spalvos pokyčiai, ypač pastebimi šalia horizonto. Žvaigždžių mirksėjimą sukelia spindulių lūžis greitai slenkančiuose oro srautuose, kurie dėl skirtingo tankio turi skirtingą lūžio rodiklį. Dėl to atmosferos sluoksnis, per kurį praeina spindulys, elgiasi kaip objektyvas su kintamu židinio nuotoliu. Tai gali būti surinkimas arba išsklaidymas. Pirmuoju atveju šviesa koncentruojama, žvaigždės ryškumas didėja, antruoju – šviesa išsklaidoma. Toks ženklo pokytis fiksuojamas iki šimtų kartų per sekundę.

Dėl dispersijos spindulys suskaidomas į spindulius skirtingos spalvos, kurios eina skirtingais keliais ir gali skirtis kuo labiau, tuo žvaigždė žemiau horizonto. Atstumas tarp violetinių ir raudonų spindulių nuo vienos žvaigždės gali siekti 10 metrų Žemės paviršiuje. Dėl to stebėtojas mato nuolatinį žvaigždės ryškumo ir spalvos kitimą.

Elektriniai ir optiniai reiškiniai atmosferoje. Atmosferos reiškiniai. Elektriniai ir optiniai reiškiniai atmosferoje yra nuostabūs ir kartais pavojingi atmosferos reiškiniai.

Elektros reiškiniai atmosferoje.

3. Elektros reiškiniai tai yra pasireiškimas atmosferos elektros(perkūnija, žaibas, poliarinės šviesos).

Perkūnija yra stiprios elektros iškrovos, atsirandančios atmosferoje. Lydi gūsingas vėjas, lietus, ryškios šviesos blyksniai (žaibas) ir aštrūs garso efektai (griaustinis). Perkūno griausmas girdimas iki dvidešimties kilometrų atstumu. Priežastis – kamuoliniai debesys. Elektros iškrovos gali atsirasti tarp debesų, pačių debesų viduje, tarp debesų ir žemės paviršiaus. Perkūnija gali būti priekinė, kai juda šaltas ar šiltas oro masių frontas, arba vidinė masė. Orui lokaliai atšilus susidaro vidinė perkūnija. Perkūnija yra labai pavojinga gamtos reiškinysžmogui. Pagal nuvežtų skaičių žmonių gyvybių perkūnija yra antroje vietoje po potvynių. Smalsūs mokslininkai nustatė, kad Žemėje vienu metu vyksta pusantro tūkstančio perkūnijų. Kas sekundę trenkia keturiasdešimt šeši žaibai! Tik ties ašigaliais ir poliariniuose regionuose perkūnijos nebūna.

Zarnitsa yra šviesos reiškinys, kuriame trumpam laikui debesys ar žaibo apšviestas horizontas. Pats žaibas nepastebimas. Priežastis – tolima perkūnija (daugiau nei dvidešimties kilometrų atstumu). Perkūnija žaibuose nesigirdi.

Poliarinės šviesos– įvairiaspalvis naktinio dangaus švytėjimas didelėse platumose. Priežastis – didelis svyravimas magnetinis laukasŽemė. Tuo pačiu jis išsiskiria didelis skaičius energijos. Šio reiškinio trukmė gali svyruoti nuo kelių minučių iki kelių dienų.

Optiniai reiškiniai atmosferoje.

4. Optiniai reiškiniai yra šviesos difrakcijos (lūžio) nuo Saulės arba Mėnulio rezultatas (miražas, vaivorykštė, aureolė).

Miražas yra įsivaizduojamo realiai egzistuojančio objekto vaizdo atsiradimas. Paprastai įsivaizduojami objektai atrodo aukštyn kojomis arba labai iškraipyti. Priežastis – šviesos spindulių lenkimas dėl oro optinio nehomogeniškumo. Atmosferos heterogeniškumas atsiranda, kai oras įvairiuose aukščiuose kaitinamas netolygiai.

Vaivorykštė– didelis įvairiaspalvis lankas lietaus debesų fone. Prie Vaivorykštės išorinė dalis raudona, o vidinė violetinė. Dažnai su lauke Po vaivorykštės atsiranda antrinė vaivorykštė, kurioje spalvų kaitaliojama atvirkščiai. Priežastis yra šviesos spindulių lūžis ir atspindys vandens garų lašeliuose. Vaivorykštę galima pamatyti tik tada, kai saulė yra žemai horizonte.

Halo– aplink Saulę ar Mėnulį atsirandantys šviesiai rausvi lankai, apskritimai, dėmės. Priežastis yra šviesos spindulių lūžis ir atspindys nuo ledo kristalų cirrostratus debesyse.

5. Neklasifikuojami atmosferos reiškiniai – tai visi reiškiniai, kuriuos sunku priskirti kokiam nors kitam tipui (škvalas, viesulas, viesulas, migla).

Škvalas Tai staigus ir staigus vėjo padidėjimas per vieną ar dvi minutes. Vėjo greitis siekia daugiau nei 10 metrų per sekundę. Priežastis – kylančių ir besileidžiančių oro masių judėjimas. Škvalą lydi perkūnija, lietus ir kamuoliniai debesys.

Sūkurys– Tai sukamasis ir transliacinis didelių oro masių judėjimas. Sūkurio skersmuo gali siekti kelis tūkstančius kilometrų. Atmosferos sūkuriai: ciklonas, taifūnas.

Tornadas arba tornadas – labai stiprus viesulas, kuris yra milžiniškas piltuvas arba debesų stulpas. Tokios kolonos skersmuo virš vandens gali būti iki 100 metrų, o virš žemės – iki kilometro. Tornado aukštis siekia 10 kilometrų.

Piltuvo arba kolonėlės viduje, kai oras sukasi, susidaro retinto oro zona. Oro judėjimo greitis piltuvėlyje dar nenustatytas. Tiesiog nėra tokio drąsuolio, kuris rizikuotų įkristi į piltuvą su instrumentais. Tornadas traukia vandenį, smėlį, dulkes ir kitus objektus ir neša juos dideliais atstumais. Tornado gyvenimo trukmė svyruoja nuo kelių minučių iki pusantros valandos. Susidaro karštu oru ir kyla iš kamuolinio debesies. Žmonės dar nėra iki galo nustatę tornadų mechanizmo.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija

Federalinis valstybės biudžetas švietimo įstaiga aukštasis profesinis išsilavinimas.

"Kazanės nacionalinis mokslinių tyrimų technologijos universitetas"

Tema: Optiniai reiškiniai atmosferoje

Baigė darbą: Zinnatovas Rustamas Ramilovičius

Patikrinta: Salmanovas Robertas Salikhovičius

1. Reiškiniai, susiję su šviesos lūžimu

2. Reiškiniai, susiję su šviesos sklaida

3. Reiškiniai, susiję su šviesos trukdžiais

Išvada

1. reiškiniai, susiję su šviesos lūžimu

Nehomogeninėje terpėje šviesa sklinda netiesiškai. Jei įsivaizduosime terpę, kurioje lūžio rodiklis kinta iš apačios į viršų, ir mintyse padalijame ją į plonus horizontalius sluoksnius, tada, atsižvelgiant į šviesos lūžio sąlygas judant iš sluoksnio į sluoksnį, pastebime, kad tokioje terpėje šviesos spindulys turėtų palaipsniui keisti kryptį.

Šviesos spindulys atmosferoje patiria tokį lenkimą, kuriame dėl vienokių ar kitokių priežasčių, daugiausia dėl netolygaus šildymo, oro lūžio rodiklis keičiasi didėjant aukščiui.

Orą dažniausiai šildo dirvožemis, kuris sugeria energiją saulės spinduliai. Todėl didėjant aukščiui oro temperatūra mažėja. Taip pat žinoma, kad didėjant aukščiui oro tankis mažėja. Nustatyta, kad didėjant aukščiui lūžio rodiklis mažėja, todėl pro atmosferą einantys spinduliai išlinksta, lenkiasi link Žemės. Šis reiškinys vadinamas normalia atmosferos refrakcija. Dėl refrakcijos dangaus kūnai mums atrodo kiek „pakilę“ (virš tikrojo aukščio) virš horizonto.

Miražai skirstomi į tris klases.

Pirmajai klasei priskiriami labiausiai paplitę ir paprasčiausios kilmės – vadinamieji ežerų (arba žemesniųjų) miražai, keliantys tiek daug vilčių ir nusivylimo dykumos keliautojams.

Šio reiškinio paaiškinimas yra paprastas. Apatiniai oro sluoksniai, šildomi nuo dirvožemio, dar nespėjo pakilti aukštyn; jų šviesos lūžio rodiklis mažesnis nei viršutinių. Todėl iš daiktų sklindantys šviesos spinduliai, besilenkiantys ore, patenka į akį iš apačios.

Norint pamatyti miražą, nebūtina vykti į Afriką. Jį galima stebėti karštą, ramią vasaros dieną ir virš įkaitusios asfaltuoto greitkelio dangos.

Antrosios klasės miražai vadinami aukštesniojo arba tolimojo regėjimo miražais.

Jie atsiranda, jei viršutiniai atmosferos sluoksniai dėl kokių nors priežasčių pasirodo ypač reti, pavyzdžiui, kai ten patenka įkaitintas oras. Tada iš žemiškų objektų sklindantys spinduliai stipriau išlinksta ir pasiekia žemės paviršių, eidami dideliu kampu į horizontą. Stebėtojo akis projektuoja juos ta kryptimi, kuria jie patenka į jį.

Matyt, Sacharos dykuma kalta dėl to, kad Viduržemio jūros pakrantėje stebima daugybė tolimų regėjimų miražų. Karštos oro masės pakyla virš jos, tada nunešamos į šiaurę ir sudaro palankias sąlygas miražams atsirasti.

Aukštesni miražai stebimi ir šiaurinėse šalyse, kai pučia šilti pietų vėjai. Viršutiniai atmosferos sluoksniai šildomi, o apatiniai vėsinami dėl didelių tirpstančio ledo ir sniego masių.

Trečios klasės – itin tolimojo matymo – miražus paaiškinti sunku. Tačiau buvo daromos prielaidos apie milžiniškų oro lęšių susidarymą atmosferoje, apie antrinio miražo, tai yra miražo iš miražo, sukūrimą. Gali būti, kad čia savo vaidmenį atlieka jonosfera, atspindinti ne tik radijo bangas, bet ir šviesos bangas.

2. Reiškiniai, susiję su šviesos sklaida

Vaivorykštė yra gražus dangaus reiškinys, kuris visada traukė žmonių dėmesį. Ankstesniais laikais, kai žmonės dar labai mažai žinojo apie juos supantį pasaulį, vaivorykštė buvo laikoma „dangaus ženklu“. Taigi senovės graikai manė, kad šimtas vaivorykštių yra deivės Iris šypsena. Vaivorykštė stebima priešinga Saulei kryptimi, lietaus debesų ar lietaus fone. Įvairiaspalvis lankas paprastai yra 1-2 km atstumu nuo stebėtojo Ra, kartais jį galima stebėti 2-3 m atstumu fontanų ar vandens purslų suformuotų vandens lašų fone.

Vaivorykštė turi septynias pagrindines spalvas, kurios sklandžiai pereina iš vienos į kitą.

Lanko tipas, spalvų ryškumas ir juostelių plotis priklauso nuo vandens lašelių dydžio ir jų skaičiaus. Dideli lašai sukuria siauresnę vaivorykštę su ryškiomis spalvomis, maži lašai sukuria neaiškų, išblukusią ir net baltą lanką. Štai kodėl vasarą po perkūnijos, kurios metu krenta dideli lašai, matoma ryški siaura vaivorykštė.

Pirmą kartą vaivorykštės teoriją 1637 metais pateikė R. Dekartas. Jis aiškino vaivorykštę kaip reiškinį, susijusį su šviesos atspindžiu ir lūžimu lietaus lašuose.

Spalvų susidarymas ir jų seka buvo paaiškinta vėliau, išnarpliojus sudėtingą baltos šviesos prigimtį ir jos sklaidą terpėje. Vaivorykštės difrakcijos teoriją sukūrė Ehry ir Pertner.

3. Reiškiniai, susiję su šviesos trukdžiais

Balti šviesos apskritimai aplink Saulę ar Mėnulį, atsirandantys dėl šviesos lūžimo arba atspindėjimo nuo ledo ar sniego kristalų atmosferoje, vadinami aureoleomis. Atmosferoje yra mažų vandens kristalų, o kai jų veidai sudaro stačią kampą su plokštuma, einanti per Saulę, stebintis efektą ir kristalus danguje pamatys būdingą baltą aureolę, supančią Saulę. Taigi veidai atspindi šviesos spindulius, kurių nuokrypis yra 22 °, sudarydami aureolę. Šaltuoju metų laiku žemės paviršiuje ledo ir sniego kristalų suformuotos halos atspindi saulės šviesą ir išsklaido ją į skirtingomis kryptimis, sukuriant efektą, vadinamą „deimantų dulkėmis“.

Dauguma garsus pavyzdys Didelė aureolė – garsioji, dažnai kartojama „Broken Vision“. Pavyzdžiui, žmogus, stovintis ant kalvos ar kalno, kai saulė teka ar leidžiasi už nugaros, atranda, kad jo šešėlis, krentantis ant debesų, tampa neįtikėtinai didžiulis. Taip atsitinka todėl, kad maži rūko lašeliai lūžta ir ypatingu būdu atspindi saulės šviesą. Reiškinys gavo pavadinimą iš Brokeno viršūnės Vokietijoje, kur dėl dažnų rūkų šis poveikis gali būti nuolat stebimas.

Parhelia.

„Parhelium“ išvertus iš graikų kalbos reiškia „netikra saulė“. Tai viena iš aureolės formų (žr. 6 punktą): danguje stebimas vienas ar keli papildomi Saulės vaizdai, esantys tame pačiame aukštyje virš horizonto kaip ir tikroji Saulė. Milijonai ledo kristalų vertikaliu paviršiumi, atspindinčiu Saulę, sudaro šį gražų reiškinį.

Parheliją galima stebėti ramiu oru, kai Saulė žemai, kai reikšminga suma Prizmės yra išdėstytos ore taip, kad jų pagrindinės ašys būtų vertikalios, o prizmės lėtai leidžiasi žemyn kaip maži parašiutai. Šiuo atveju ryškiausia lūžusi šviesa patenka į akį 220 kampu nuo vertikaliai esančių veidų ir sukuria vertikalius stulpus abiejose Saulės pusėse palei horizontą. Šie stulpai kai kuriose vietose gali būti ypač ryškūs, todėl susidaro netikros Saulės įspūdis.

Poliarinės šviesos.

Vienas gražiausių optinių gamtos reiškinių yra pašvaistė. Neįmanoma žodžiais perteikti pašvaistės grožio, žaibuojančio, mirgančio, liepsnojančio tamsaus naktinio dangaus fone poliarinėse platumose.

Daugeliu atvejų pašvaistės turi žalią arba melsvai žalią atspalvį su retkarčiais dėmėmis arba rausvos ar raudonos krašteliu. refrakcijos dispersija trukdžių šviesa

Auroros stebimos dviem pagrindinėmis formomis – juostelių pavidalu ir į debesis panašių dėmių pavidalu. Kai spindesys yra intensyvus, jis įgauna juostelių pavidalą. Praradęs intensyvumą, jis virsta dėmėmis. Tačiau daugelis juostelių išnyksta nespėjus suskaidyti į dėmes. Atrodo, kad juostelės kabo tamsioje dangaus erdvėje, panašios į milžinišką užuolaidą ar draperiją, dažniausiai besitęsiančią iš rytų į vakarus tūkstančius kilometrų. Užuolaidos aukštis – keli šimtai kilometrų, storis neviršija kelių šimtų metrų, ji tokia gležna ir skaidri, kad pro ją matosi žvaigždės. Apatinis užuolaidos kraštas gana aiškiai ir ryškiai išryškintas, dažnai nuspalvintas raudona arba rausva spalva, primenančia užuolaidos apvadą, viršutinis kraštas palaipsniui nyksta aukštyje ir tai sukuria ypač įspūdingą erdvės gilumo įspūdį.

Yra keturi auroros tipai:

1. Homogeninis lankas - šviečianti juostelė yra paprasčiausios, ramiausios formos. Jis ryškesnis iš apačios ir palaipsniui išnyksta aukštyn dangaus švytėjimo fone;

2. Spinduliuojantis lankas – juosta tampa kiek aktyvesnė ir judresnė, formuojasi smulkios klostės ir sroveliai;

3. Švytinti juostelė – didėjant aktyvumui didesnės klostės persidengia su mažomis;

4. Padidėjus aktyvumui, klostės ar kilpelės išsiplečia iki milžiniškų dydžių (iki šimtų kilometrų), apatinis kaspino kraštas šviečia rausva šviesa. Atslūgus veiklai, raukšlės išnyksta ir juosta įgauna vienodą formą. Tai rodo, kad vienalytė struktūra yra pagrindinė auroros forma, o raukšlės yra susijusios su didėjančiu aktyvumu.

Dažnai atsiranda kitokio tipo švytėjimas. Jie apima visą poliarinį regioną ir yra labai intensyvūs. Jie atsiranda didėjant saulės aktyvumui. Šios auroros atrodo kaip balkšvai žalias švytėjimas visoje poliarinėje kepurėje. Tokios auroros vadinamos škvalais.

Išvada

Kadaise Skraidančio olando ir Fatos Morganos miražai kėlė siaubą jūreiviams. 1898 m. kovo 27 d. naktį Ramiojo vandenyno viduryje „Matador“ įgulą išgąsdino reginys, kai vidurnakčio ramybę už 2 mylių (3,2 km) pamatė sunkiai besiverčiantį laivą. su stipria audra. Visi šie įvykiai iš tikrųjų vyko 1700 km atstumu.

Šiandien visi, išmanantys fizikos dėsnius, tiksliau – optikos šaką, gali paaiškinti visus šiuos paslaptingus reiškinius.

Savo darbe neaprašiau visų optinių gamtos reiškinių. Jų yra labai daug. Mes žavimės mėlyna dangus, rausva aušra, svilinantis saulėlydis – šie reiškiniai paaiškinami saulės šviesos sugėrimu ir sklaida. Dirbdama su papildoma literatūra įsitikinau, kad į klausimus, kylančius stebint mus supantį pasaulį, visada galima atsakyti. Tiesa, reikia išmanyti gamtos mokslų pagrindus.

IŠVADA: Optiniai reiškiniai gamtoje paaiškinami šviesos lūžiu arba atspindžiu, arba šviesos banginėmis savybėmis – dispersija, interferencija, difrakcija, poliarizacija, arba kvantinėmis šviesos savybėmis. Pasaulis yra paslaptingas, bet mes tai žinome

Paskelbta Allbest.ru

Panašūs dokumentai

Reiškiniai, susiję su šviesos refrakcija, sklaida ir trukdžiais. Tolimų regėjimų miražai. Vaivorykštės difrakcijos teorija. Halo formavimas. Deimantų dulkių efektas. „Sulaužytos vizijos“ fenomenas. Parhelijos, karūnų ir auroros stebėjimas danguje.

pristatymas, pridėtas 2014-01-14

Kas yra optika? Jo rūšys ir vaidmuo šiuolaikinės fizikos raidoje. Reiškiniai, susiję su šviesos atspindžiu. Atspindžio koeficiento priklausomybė nuo šviesos kritimo kampo. Apsauginiai akiniai. Reiškiniai, susiję su šviesos lūžimu. Vaivorykštė, miražas, auroros.

santrauka, pridėta 2010-01-06

Idėjos apie optiką, žemės atmosferą kaip optinę sistemą. Optiniai reiškiniai ir jų paaiškinimas: dangaus spalva, aureolės, netikros saulės, šviesos stulpas, karūnos, vaivorykštės, sulaužytos šmėklos, šv.

santrauka, pridėta 2009-11-15

Optikos tipai. Žemės atmosfera yra tarsi optinė sistema. Saulėlydis. Dangaus spalvos pasikeitimas. Vaivorykštės formavimasis, vaivorykštių įvairovė. Poliarinės šviesos. Saulės vėjas kaip auroros priežastis. Miražas. Optinių reiškinių paslaptys.

kursinis darbas, pridėtas 2007-01-17

Spekkulinių optinių ir atmosferos reiškinių tyrimas. Visiškas vidinis šviesos atspindys. Miražų, vaivorykštės ir auroros atsiradimo stebėjimas Žemės paviršiuje. Reiškinių, atsirandančių dėl šviesos kvantinės ir banginės prigimties, tyrimas.

santrauka, pridėta 2014-11-06

Žemės atmosfera kaip optinė sistema. Mokslai, tiriantys šviesos reiškinius atmosferoje. Dangaus spalva, parhelium (netikros saulės). Šviesos (saulės) stulpas. Beveik horizontalus lankas arba ugninė vaivorykštė. Išsklaidytas naktinio dangaus švytėjimas.

pristatymas, pridėtas 2014-06-15

Optikos apibrėžimas. Kvantinės savybėsšviesos ir su ja susijusių difrakcijos reiškinių. Šviesos energijos sklidimo dėsniai. Klasikiniai spinduliavimo, šviesos bangų sklidimo ir sąveikos su medžiaga dėsniai. Lūžio ir sugerties reiškiniai.

pristatymas, pridėtas 2014-10-02

Reiškinio apibrėžimas ir esmė. Miražų atsiradimo priežastys, klasifikacija ir rūšys, jų numatymas. Dvigubi ir trigubi miražai. Pasiskirstymas ir pasireiškimo mastas. Atradimų ir stebėjimų istorija. Itin tolimojo regėjimo miražai, Fata Morgana.

santrauka, pridėta 2013-04-17

Elektrodinaminiai reiškiniai klimato modeliuose: elektros krūviai ir elektrostatinis laukas, jų susidarymo ir persiskirstymo konvekciniame debesyje mechanizmai. Žaibo iškrovos kaip azoto oksidų šaltinis atmosferoje ir gaisro pavojus.

kursinis darbas, pridėtas 2013-08-07

Miražas yra optinis reiškinys atmosferoje: šviesos atspindys riboje tarp oro sluoksnių, kurių tankis smarkiai skiriasi. Miražų skirstymas į apatinius, matomus po objektu, viršutinius ir šoninius. Fata Morgana atsiradimas ir aprašymas (iškraipytas vaizdas).

Parengė 11 „B“ klasės mokinys

Lukjanenko Anastasija

Optiniai reiškiniai atmosferoje

Miražai

Yra trys miražų klasės. Pirmoji klasė – apatiniai miražai. Su tokio tipo miražu apatinė dykumos dalis, t.y. nedidelė smėlio juostelė optiškai virsta savotišku tvenkiniu. Tai galima pamatyti, jei jis yra lygiu aukščiau šios juostos. Tokie miražai yra dažniausiai. Antrasis miražų tipas yra geresni miražai. Tai retesnis reiškinys ir ne toks vaizdingas. Pasirodo geresni miražai dideli atstumai ir toliau didelis aukštis virš horizonto. Trečioji miražų klasė prieštarauja bet kokiam paaiškinimui, ir daugelį metų mokslininkai mįslingi dėl šios paslapties sprendimo.

Kokia yra tokių nuostabių reiškinių atsiradimo priežastis? Tai atsitinka dėka nuostabūs žaidimaišviesa ir oras. Štai kaip tai suprasti. Kai oro temperatūra gana aukšta, o žemės paviršiuje ji aukštesnė nei aukštesniuose sluoksniuose, susidaro palankios sąlygos miražams atsirasti. Oro tankis mažėja kylant jo temperatūrai ir atvirkščiai. Ir, kaip žinote, kuo tankesnis oras, tuo geriau jis laužia šviesą. Iš dangaus krintantys spinduliai turi mėlyną spektrą, vieni jų lūžta, kiti pasiekia žmogaus regėjimą ir sudaro bendrą matomo dangaus vaizdą. Ta dalis spindulių, kuri lūžta, pasiekia žemę prieš žmogų, o lūžusi jos paviršiuje taip pat patenka į žmogaus regėjimo lauką. Šiuos spindulius matome mėlyname spektre, todėl atrodo, kad prieš mus yra mėlynas vandens telkinys. Šį įspūdį sustiprina priešais mus svyruojantis įkaitęs oras.

Jei virš jūros paviršiaus pasirodo miražas, tada viskas vyksta visiškai priešingai. Žemiau, virš vandens paviršiaus, oro temperatūra žemesnė, o aukštyje – aukštesnė. Taip susijungus aplinkybėms, atsiranda viršutiniai miražai, kuriuose stebime vieno ar kito objekto vaizdą danguje.

Vaivorykštė.

Vaivorykštė yra gražus dangaus reiškinys, kuris visada traukė žmonių dėmesį. Ankstesniais laikais, kai žmonės dar labai mažai žinojo apie juos supantį pasaulį, vaivorykštė buvo laikoma „dangaus ženklu“. Taigi senovės graikai manė, kad šimtas vaivorykštių yra deivės Iris šypsena. Vaivorykštė stebima priešinga Saulei kryptimi, lietaus debesų ar lietaus fone. Įvairiaspalvis lankas dažniausiai yra 1-2 km atstumu nuo stebėtojo, kartais jį galima stebėti 2-3 m atstumu fontanų ar vandens purslų suformuotų vandens lašų fone. Vaivorykštė turi septynias pagrindines spalvas, kurios sklandžiai pereina iš vienos į kitą.

Parhelia.

„Parhelium“ išvertus iš graikų kalbos reiškia „netikra saulė“. Tai aureolės forma danguje, kai stebimas vienas ar keli papildomi Saulės vaizdai, esantys tame pačiame aukštyje virš horizonto kaip ir tikroji Saulė. Milijonai ledo kristalų vertikaliu paviršiumi, atspindinčiu Saulę, sudaro šį gražų reiškinį.

Parheliją galima stebėti ramiu oru, kai Saulė yra žemai, kai daug prizmių yra ore taip, kad jų pagrindinės ašys būtų vertikalios, o prizmės lėtai nusileidžia kaip maži parašiutai. Šiuo atveju ryškiausia lūžusi šviesa patenka į akį 220 kampu nuo vertikaliai esančių veidų ir sukuria vertikalius stulpus abiejose Saulės pusėse palei horizontą. Šie stulpai kai kuriose vietose gali būti ypač ryškūs, todėl susidaro netikros Saulės įspūdis.

Auroras

Daugeliu atvejų pašvaistės turi žalią arba melsvai žalią atspalvį su retkarčiais dėmėmis arba rausvos ar raudonos krašteliu.

Aurora matoma iš kosmoso. Ir tai ne tik matoma, bet ir matoma daug geriau nei iš Žemės paviršiaus, nes erdvėje stebėti aurorą netrukdo nei saulė, nei debesys, nei iškreipianti žemesnių tankių atmosferos sluoksnių įtaka. Anot astronauto, iš TKS orbitos pašvaistės atrodo kaip didžiulės žalios, nuolat judančios amebos.

Aurora gali trukti kelias dienas. O gal tik kelias dešimtis minučių.

Aurorą galima stebėti ne tik Žemėje. Manoma, kad kitų planetų (pavyzdžiui, Veneros) atmosferos taip pat turi galimybę generuoti auroras. Remiantis naujausiais moksliniais duomenimis, Jupiterio ir Saturno auroros prigimtis yra panaši į jų antžeminių atitikmenų prigimtį.