Урок "Оптические явления в атмосфере"

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться.

Леонардо да Винчи

Содержание

• Радуга

• Миражи

• Гало

• «Призраки» на сцене

• Стереоскопический эффект

• Молния

• Северное сияние

Радуга – не что иное, как спектр солнечного света, образованный разложением белого света в каплях дождя, как в призмах. Из дождевых капель под разными углами преломления выходят широкие разноцветные пучки света. Наблюдатель, находясь вне зоны дождя, видит радугу на фоне облаков, освещаемых солнцем, на расстоянии 1-2 км. В это время солнце стоит невысоко над горизонтом за спиной наблюдателя, а центр радуги – над горизонтом.

Верхняя полоса у радуги – всегда красная и находится не выше 42 0 над горизонтом. Нижняя полоса – фиолетовая, а между ними находятся все остальные цвета. Чем выше Солнце над горизонтом, тем

меньшую часть радуги мы видим. Космонавты с борта орбитальной станции видят всё радужное кольцо целиком. Когда Солнце находится выше 43 0 , тогда радуга не видна. Радугу можно наблюдать в брызгах фонтана, водопада, при работе поливочной машины, на росе, покрывающей траву.

Из истории

Радуга . Это красивое явление стали изучать уже в глубокой древности. Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик, в 1304 г. воссоздавший ее на сферической колбе с водой. Однако открытие Теодорика было забыто. В XVII веке знаменитый французский философ и математик Р.Декарт объяснил основные закономерности образования радуги.

• Радуга . Это красивое явление стали изучать уже в глубокой древности. Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик, в 1304 г. воссоздавший ее на сферической колбе с водой. Однако открытие Теодорика было забыто. В XVII веке знаменитый французский философ и математик Р.Декарт объяснил основные закономерности образования радуги.

Цвета радуги

Цвета радуги располагаются в строго определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Для легкости запоминания последовательного расположения цветов надо выучить такую фразу: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан», где первая буква каждого слова соответствует цвету спектра.

• Цвета радуги располагаются в строго определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Для легкости запоминания последовательного расположения цветов надо выучить такую фразу: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан», где первая буква каждого слова соответствует цвету спектра.

Просмотр Flash – ролика «Радуга».

Мираж в пустыне

Нижний мираж (перевёрнутое изображение предметов) появляется в

жаркий день. Слои воздуха около поверхности земли нагреваются больше и

имеют меньшую плотность. Лучи, идущие из более плотных верхних слоёв,

изгибаются вверх (о причине узнаете в старших классах) и

попадают в глаз наблюдателя.

Глаз человека продолжает луч по прямой (пунктир) и видит перевёрнутое

изображение, а также и сам предмет. Голубое небо отражается тоже,

создавая иллюзию водной поверхности.

Морской мираж

Верхний мираж чаще наблюдается в холодное время года,

когда нижние слои воздуха около воды охлаждаются сильнее, чем верхние.

Поэтому лучи от объекта на море изгибаются в другую сторону (вниз).

Наблюдатель видит по прямой (пунктир) изображение. В полярных

странах верхние миражи могут наблюдаться даже в летнее время:

незаходящее солнце нагревает верхние слои воздуха, а поверхность

воды имеет температуру не выше 10 0 С. Как видите, причина

верхних и нижних миражей одна.

Миражи

Громадные призрачные фигуры людей, окружённые многоцветными кольцами, иногда наблюдают альпинисты в горах.

Они производят мистическое впечатление. Суеверным людям эти тени кажутся выходцами из потустороннего мира.

Между тем, это тени самих альпинистов. Они возникают, когда солнце находится позади людей, а впереди – густые облака.

Тогда на облаках, как на экране, появляются огромные фигуры.

Мираж сверхдальнего видения

Жители небольшого бельгийского городка Вервье со страхом и удивлением наблюдали однажды утром изображение на небе военного сражения. Позже они узнали, что это было утро сражения

при Ватерлоо (июнь, 1815 г.).

По прямой между Вервье и Ватерлоо более 100 км. Облако пыли и дыма с поля боя послужило экраном, видимым далеко.

Гало – светящийся круг вокруг Солнца или Луны

Формы гало: «круг» и «крест». Вид кристаллов снега «Рога» и «ложные солнца»

Гало возникает в результате преломления света в шестигранных ледяных кристалликах, застилающих пеленою светило. Такие же круги света возникают в морозную ночь около уличных фонарей.

Наибольшей яркостью обладают лучи, отклонённые

кристалликами льда на 22 0 от начального направления. Такие лучи попадают в глаз наблюдателя, и он видит светило смещённым на 22 0 . При непрерывном движении большого числа кристалликов глаз видит круг из этих лучей.

Движением шестигранных кристалликов льда под действием силы тяжести по вертикали объясняется появление светящихся столбов на небе и около фонарей. Лучи солнца, отразившись от боковых граней таких кристалликов, попадают в глаза наблюдателя. Но наши глаза не видят искривления лучей, а продолжают прямые линии, и тогда выше получается дополнительное изображение солнца. Изображения от отдельных кристалликов, сливаясь, образуют столбы света.

Появление «призрака» на сцене театра

На передней части сцены ставится огромное плоское зеркало. Актёр, облачённый в костюм привидения, находится в углублении под сценой. При сильном освещении актёра отражённый свет будет падать на зеркало и почти целиком отражаться в зрительный зал. Зрители в слабо освещённом зале зеркала не замечают, а видят только отражение актёра в зеркале, принимая его за призрак.

Стереоскопический эффект

Этот эффект создаёт объёмное видение предметов и восприятие глубины пространства. Необходимы два изображения, снятые под разными (небольшими) углами и воспринимаемые левым и правым глазом независимо друг от друга (что достигается с помощью перегородки).

Черные или белые точки ты видишь между квадратами?

6

Ты можешь видеть

черные и белые точки,

но там только…

белые!

Щелкни дальше

7

На следующей картинке нужно

зафиксировать взглядом центральную точку

и двинуть головой «вперед - назад».

Что вы увидите?

13

Инерция зрения

Зрительное впечатление в глазу человека с прекращением

раздражения исчезает не сразу, а сохраняется ~ 0,1 секунды.

Это свойство глаза называют инерцией зрения.

Поэтому при смене световых раздражений менее, чем через 0,1 с,

возникает сливающееся целостное впечатление.

Если на одной стороне экрана изобразить клетку, а на обратной стороне – птичку, то что будет наблюдаться при быстром вращении?

Молния

МОЛНИЯ – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, сопровождающийся обычно яркой вспышкой света и громом. Чаще всего наблюдаются линейные молнии — разряды между грозовыми облаками (внутриоблачные) или между облаками и земной поверхностью (наземные).

Разряд молнии характеризуется токами от десятков до сотен тысяч А, яркостью и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до 108 м/с, а в конце уменьшающейся до 107 м/с.

Температура при главном разряде может превышать 25 000 °С. Длина наземной молнии 1-10 км, диаметр — несколько см. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают.

В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунд, достигая сотен и тысяч А. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары.

Прохождение молний сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением . Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолет — особенно, если он сильно электрически заряжен. Иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.

Особый вид молний — шаровая молния (светящийся сфероид, обладающий большой удельной энергией) образующийся нередко вслед за ударом линейной молнии.

Просмотр Flash – ролика «Молния».

Северное сияние

Северное сияние – быстро меняющееся свечение отдельных участков ночного неба, наблюдаемое преимущественно в высоких широтах. Полярное сияние – это люминесцентное свечение, возникающее в результате взаимодействия летящих от Солнца заряженных частиц (электронов и протонов) с атомами и молекулами земной атмосферы, что вызывает свечение разреженных слоев воздуха на высотах 90-1000 км.

Просмотр Flash – ролика «Северное сияние».