Оптичні явища в природі та їх наукове пояснення

Тип: Курсова.
Наука: Фізика.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 37.
Короткий опис:

ЗМІСТ
Вступ
Розділ І. Оптичні явища, які виникають внаслідок заломлення, дисперсії та дифракції світла
1.1. Веселка
1.2. Гало
1.3. Вінця
1.4. Глорія
1.5. Німби
1.6. “Брокенський привид”
Розділ ІІ. Оптичні явища, які виникають внаслідок рефракції світла
2.1. Міраж
2.2. Мерехтіння зірок
Розділ ІІІ. Оптичні явища, які пов’язані із розсіюванням сонячного світла
3.1. Колір Сонця і неба
3.2. Присмерки
Розділ ІV. Прояви іонізації атмосфери
4.1. Полярне сяйво
Висновок
Література

Вступ

З давніх часів людина намагалася зрозуміти закони природи, розкрити їх таємницю але із-за нерозуміння багатьох явищ, які відбуваються в природі, у неї з’являвся страх перед невідомим. Вона вірила в те, що існують добрі і злі духи, які управляють всім в природі, і потрібно їм поклонятись.

В наш час людина вже не боїться того, що відбувається в природі і не шукає притулку і захисту у богів. Адже всі звичайні природні явища, над якими ми не задумуємось, мають своє цікаве фізичне пояснення. Потрібно підкреслити, що це стало можливим завдяки тому, що людина зрозуміла, дослідила і вивчила саму фізику тих процесів, які виникають в природі. Людина вивчила фізичний механізм виникнення оптичних явищ в природі. Глибоке вивчення фізичного змісту цих явищ стало можливим, в основному, в наш час, завдяки успіхам сучасної фізики. Оптичні явища в природі – це велика група явищ, які виникають внаслідок заломлення світла в земній атмосфері – дифракція, а також обумовлені розсіюванням світла, заломленням і відбивання сонячного променя в краплинах води і льодяних кристаликах.

Вивчення фізики природних явищ має, насамперед, велику пізнавальну цінність. Важливо пам’ятати, що глибоке розуміння фізичної природи того чи іншого фізичного процесу дозволяє досить успішно розв’язувати різноманітні технічні проблеми і розробляти новітні технології, які у майбутньому принесуть велику користь людству.

В даній роботі ми розглянемо лише деякі оптичні явища, які частіше всього можна спостерігати в атмосфері і пояснимо їх з точки зору фізики.

Розділ І. Оптичні явища, які виникають внаслідок заломлення, дисперсії та дифракції світла

1.1. Веселка

Навряд чи знайдеться людина, яка б не милувалася веселкою. З’явившись на небосхилі, вона мимоволі привертає увагу. Про веселку складали легенди, приписували їй дивовижні властивості. У древніх греків богиня веселки Іріда виступала як посередниця між людьми і богами, вона ніби передавала людям волю богів. Дивлячись на веселку, древні греки вірили, що вона сполучає небо і землю.

Спробуємо пояснити це явище з точки зору фізики. Звичайна спостережувана веселка – це є кольорова дуга з кутовим радіусом 42°, видима на фоні завіси зливи. Веселку видно в стороні небосхилу, протилежній Сонцю, яке не закрите хмарами. Різнокольорова дуга знаходиться на відстані 1-2 км від спостерігача, іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на фоні водяних крапель, які утворені розпилювачами води та фонтанами. Зовнішня дуга веселки червона, за нею йде помаранчева, жовта, зелена і т.д. закінчуючи внутрішньою -фіолетовою. Центр веселки знаходиться на продовженні прямої, що сполучає сонце і око спостерігача. Ця точка знаходиться під горизонтом. А лінія ця називається протисонячною, вона ніби вісь, на яку веселка надіта подібно колесу (мал. 1).

Промені, які ідуть від веселки до ока спостерігача утворюють конічну поверхню; кожен з цих променів іде під кутом 42° до осі (це половина кута при вершині конуса). Чим нижче опускається Сонце, тим вище піднімається протисонячна точка, а значить сама веселка все більшою дугою піднімається над горизонтом, поки при заході Сонця вона не стане напівкруглою. А якщо Сонце піднімається вище над горизонтом, то ця протисонячна точка опускається під горизонт і розміри веселки зменшуються.

Якщо висота Сонця над горизонтом більша 42° веселка зникає під горизонтом. Для спостерігача на літаку веселка буде представлена у вигляді повного кола із тінню спостерігача в центрі.

Дуже часто можна спостерігати зразу дві веселки. Причому друга веселка концентрична з першою і також має в центрі протисонячну точку, але її промені утворюють з віссю, яка проходить через Сонце і око, кут 51-53°. Вона розташовується над першою веселкою. Друга веселка більш широка, менш яскрава і розміщення кольорів у ній зворотне першій веселці: зовнішня дуга у неї фіолетова, а внутрішня – червона. Першу веселку називають основною, а другу – доповнюючою. При висоті Сонця 42° основна або головна веселка зникає під горизонтом і над горизонтом залишається лише частина доповнюючої веселки, а при висоті Сонця більше 53° і доповнююча веселка зникає. Тому в середніх і екваторіальних широтах опівдні веселку побачити не можна. Веселка виникає внаслідок заломлення сонячних променів в краплинах дощу. При цьому відбувається розкладання світла в спектр, внаслідок чого і виникають кольори веселки. Якщо у краплині відбувається два заломлення і одне відбивання сонячного променя, то виникає перша веселка, а якщо відбувається два заломлення і два відбивання, то виникає друга веселка більшого діаметра, але менш інтенсивна (мал.2).

У випадку першої веселки сонячний промінь L, падаючи на дощову краплину V, зазнав у ній два заломлення і одне відбивання. Виходячи з краплини в напрямку L1 він попадає в око спостерігача і дає зображення спектра витягнуте зверху вниз. В око спостерігача попадуть промені від всіх тих краплин дощу, які лежать на колі, центр якого С знаходяться на продовженні лінії, яке іде від Сонця через око спостерігача до простору, в якому іде дощ. Кут у між променями, які падають на краплину і виходять з неї, для червоних « 42,5°, а для фіолетових він становить «40,5°. Таким чином, зовнішній край є червоним, а нижній край буде фіолетовим. Між ними розташовуються всі інші області спектра.

Завантажити  Завантажити