Zjawiska optyczne: przykłady. Światło, miraż, zorza polarna, tęcza. Zjawiska optyczne w atmosferze

Jesteś tu: Indywidualne środki ochrony

Gimnazjum Miejskie nr 1 w Wołgogradzie

Arkusz egzaminacyjny

z fizyki na temat:

„Zjawiska optyczne w przyrodzie”

Zakończony

Uczniowie klasy 9 „B”

Pokusaeva V.O.

Trubnikova M.V.

Plan

1. Wstęp

a) Co to jest optyka?

b) Rodzaje optyki

c) Rola optyki w rozwoju współczesnej fizyki

2. Zjawiska związane z odbiciem światła

a) Obiekt i jego odbicie

b) Zależność współczynnika odbicia od kąta padania światła

c) Okulary ochronne

e) Całkowite odbicie światła

e) Cylindryczny światłowód

g) Diamenty i klejnoty

3. Zjawiska związane z załamaniem światła

b) Tęcza

4. Zorze

Wstęp

Co to jest optyka?

Pierwsze pomysły starożytnych naukowców na temat światła były bardzo naiwne. Wierzono, że z oczu wyłaniają się specjalne cienkie macki, a wrażenia wizualne powstają, gdy dotykają przedmiotów. Optykę rozumiano wówczas jako naukę o widzeniu. Takie jest dokładne znaczenie słowa „optyka”. W średniowieczu optyka stopniowo przekształcała się z nauki o widzeniu w naukę o świetle, co ułatwiło wynalezienie soczewek i kamery obscura. Współcześnie optyka jest gałęzią fizyki badającą emisję światła, jego rozchodzenie się w różnych ośrodkach oraz interakcję z materią. Jeśli chodzi o zagadnienia związane ze wzrokiem, budową i funkcjonowaniem oka, stały się one specjalną dziedziną naukową zwaną optyką fizjologiczną.

Rodzaje optyki

Rozważając wiele zjawisk optycznych, można posłużyć się ideą promieni świetlnych – geometrycznych linii, wzdłuż których rozchodzi się energia świetlna. W tym przypadku mówimy o optyce geometrycznej (promieniowej).

Optyka geometryczna jest szeroko stosowana w inżynierii oświetleniowej oraz w badaniu działania wielu przyrządów i urządzeń - od szkieł powiększających i szkieł po najbardziej skomplikowane mikroskopy i teleskopy optyczne.

W początek XIX wieku rozpoczęto intensywne badania nad odkrytymi wcześniej zjawiskami interferencji, dyfrakcji i polaryzacji światła. Zjawisk tych nie dało się wytłumaczyć w ramach optyki geometrycznej, konieczne było rozpatrywanie światła w postaci fal poprzecznych. Tak powstała optyka falowa. Początkowo sądzono, że światło to fale sprężyste w pewnym ośrodku (eterze świata), który rzekomo wypełnia całą przestrzeń świata.

W 1864 roku angielski fizyk James Maxwell stworzył elektromagnetyczną teorię światła, według której fale świetlne są falami elektromagnetycznymi o odpowiednim zakresie długości fal.

Badania przeprowadzone na początku XX wieku wykazały, że do wyjaśnienia niektórych zjawisk, np. efektu fotoelektrycznego, konieczne jest wyobrażenie sobie wiązki światła w postaci strumienia osobliwych cząstek – kwantów świetlnych (fotonów). Już 200 lat temu Izaak Newton w swojej „teorii wylewu światła” prezentował podobny punkt widzenia na naturę światła. Teraz koncepcja kwantów światła jest badana przez optykę kwantową.

Rola optyki w rozwoju współczesnej fizyki.

Rola optyki w rozwoju współczesnej fizyki jest ogromna. Pojawienie się dwóch najważniejszych i rewolucyjnych teorii XX wieku (mechaniki kwantowej i teorii względności) jest istotnie związane z badaniami optycznymi. Optyczne metody analizy materii na poziomie molekularnym dały początek specjalnej dziedzinie nauki - optyce molekularnej. Jest ściśle powiązana ze spektroskopią optyczną, stosowaną we współczesnej materiałoznawstwie, badaniach plazmy i astrofizyce. Istnieje również optyka elektronowa i neutronowa; stworzono mikroskop elektronowy i zwierciadło neutronowe. Opracowano modele optyczne jąder atomowych.

Promowanie rozwoju różne kierunki współczesna fizyka, sama optyka przeżywa obecnie okres szybkiego rozwoju. Głównym impulsem do tego rozwoju było wynalezienie intensywnych źródeł światła spójnego – laserów. W rezultacie optyka falowa wzniosła się na wyższy poziom, odpowiadający optyce spójnej. Trudno nawet wymienić wszystkie najnowsze dziedziny nauki i techniki, które rozwijają się dzięki pojawieniu się laserów. Należą do nich optyka nieliniowa, holografia, optyka radiowa, optyka pikosekundowa, optyka adaptacyjna i inne. Radiooptyka powstała na styku radiotechniki i optyki; zajmuje się optycznymi metodami przesyłania i przetwarzania informacji. Metody te są zwykle łączone z tradycyjnymi metodami elektronicznymi; W rezultacie wyłonił się kierunek naukowo-techniczny zwany optoelektroniką. Przedmiotem światłowodów jest transmisja sygnałów świetlnych poprzez włókna dielektryczne. Wykorzystując osiągnięcia optyki nieliniowej, możliwa jest korekcja czoła fali wiązki światła, która ulega zniekształceniu podczas rozchodzenia się światła w określonym ośrodku, np. w atmosferze lub w wodzie. W rezultacie powstała i jest intensywnie rozwijana tzw. optyka adaptacyjna. Ściśle z nią związana jest rodząca się na naszych oczach fotoenergetyka, zajmująca się w szczególności zagadnieniami efektywnego przesyłu energii świetlnej wzdłuż wiązki światła. Nowoczesna technologia laserowa umożliwia wytwarzanie impulsów świetlnych o czasie trwania zaledwie pikosekund. Impulsy takie okazują się unikalnym „narzędziem” do badania szeregu szybkich procesów zachodzących w materii, a zwłaszcza w strukturach biologicznych. Pojawił się i rozwija szczególny kierunek – optyka pikosekundowa; Fotobiologia jest z tym ściśle powiązana. Bez przesady można stwierdzić, że powszechne i praktyczne wykorzystanie osiągnięć współczesnej optyki jest warunkiem postępu naukowo-technicznego. Optyka otworzyła ludzkiemu umysłowi drogę do mikrokosmosu, ale także pozwoliła mu przeniknąć tajemnice światów gwiezdnych. Optyka obejmuje wszystkie aspekty naszej praktyki.

Zjawiska związane z odbiciem światła.

Obiekt i jego odbicie

To, że krajobraz odbity w stojącej wodzie nie różni się od rzeczywistego, a jedynie jest odwrócony do góry nogami, jest dalekie od prawdy.

Jeśli ktoś późnym wieczorem spojrzy na to, jak lampy odbijają się w wodzie lub jak odbija się brzeg schodzący do wody, wówczas odbicie będzie mu się wydawać skrócone i całkowicie „zniknie”, jeśli obserwator znajdzie się wysoko nad powierzchnią wody woda. Nigdy też nie widać odbicia wierzchołka kamienia, którego część jest zanurzona w wodzie.

Krajobraz wydaje się obserwatorowi tak, jakby był oglądany z punktu znajdującego się tak głęboko pod powierzchnią wody, jak oko obserwatora znajduje się nad powierzchnią. Różnica między krajobrazem a jego obrazem maleje w miarę zbliżania się oka do powierzchni wody, a także w miarę oddalania się obiektu.

Ludzie często myślą, że odbicie krzewów i drzew w stawie ma jaśniejsze kolory i bogatsze odcienie. Cechę tę można również zauważyć obserwując odbicie obiektów w lustrze. W tym przypadku percepcja psychologiczna odgrywa większą rolę niż fizyczna strona zjawiska. Rama lustra i brzegi stawu ograniczają niewielki obszar krajobrazu, chroniąc boczne widzenie człowieka przed nadmiarem rozproszonego światła pochodzącego z całego nieba i oślepiając obserwatora, to znaczy patrzy na niewielki obszar krajobraz jak przez ciemną, wąską rurę. Zmniejszenie jasności światła odbitego w porównaniu ze światłem bezpośrednim ułatwia obserwację nieba, chmur i innych jasno oświetlonych obiektów, które oglądane bezpośrednio są zbyt jasne dla oka.

Zależność współczynnika odbicia od kąta padania światła.

Na granicy dwóch ośrodków przezroczystych światło jest częściowo odbijane, częściowo przechodzi do innego ośrodka, ulega załamaniu i częściowo jest przez nie absorbowane. Stosunek energii odbitej do energii padającej nazywany jest współczynnikiem odbicia. Stosunek energii światła przechodzącego przez substancję do energii padającego światła nazywa się przepuszczalnością.

Współczynniki odbicia i przepuszczalności zależą od właściwości optycznych, sąsiadujących ośrodków i kąta padania światła. Jeśli więc światło pada na płytkę szklaną prostopadle (kąt padania α = 0), to tylko 5% energii świetlnej zostaje odbite, a 95% przechodzi przez granicę międzyfazową. Wraz ze wzrostem kąta padania wzrasta udział odbitej energii. Dla kąta padania α=90˚ jest on równy jedności.

Zależność natężenia światła odbitego i przepuszczanego przez szklaną płytkę można prześledzić, umieszczając płytkę pod różnymi kątami w stosunku do promieni świetlnych i oceniając natężenie naocznie.

Interesująca jest także ocena naoczna intensywności światła odbitego od powierzchni zbiornika w zależności od kąta padania, obserwacja odbić promieni słonecznych od okien domu pod różnymi kątami padania w ciągu dnia, o zachodzie słońca i o wschodzie słońca.

Okulary ochronne

Konwencjonalne szkło okienne częściowo przepuszcza promienie cieplne. Jest to dobre do stosowania na obszarach północnych, a także w szklarniach. Na południu pomieszczenia stają się tak przegrzane, że trudno w nich pracować. Ochrona przed słońcem sprowadza się albo do zacienienia budynku drzewami, albo dobrania korzystnej orientacji budynku podczas rekonstrukcji. Jedno i drugie jest czasami trudne i nie zawsze wykonalne.

Aby zapobiec przepuszczaniu promieni cieplnych przez szkło, pokrywa się je cienkimi przezroczystymi warstwami tlenków metali. Zatem folia cynowo-antymonowa nie przepuszcza więcej niż połowy promieni cieplnych, a powłoki zawierające tlenek żelaza całkowicie odbijają promienie ultrafioletowe i 35-55% promieni cieplnych.

Roztwory soli błonotwórczych nanosi się z butelki z rozpylaczem na gorącą powierzchnię szkła podczas jego obróbki cieplnej lub formowania. W wysokich temperaturach sole przekształcają się w tlenki, ściśle związane z powierzchnią szkła.

W podobny sposób wykonuje się okulary przeciwsłoneczne.

Całkowite wewnętrzne odbicie światła

Pięknym widokiem jest fontanna, której wyrzucane strumienie są oświetlane od wewnątrz. Można to zobrazować w normalnych warunkach, wykonując następujący eksperyment (ryc. 1). W wysokiej puszce wywierć okrągły otwór na wysokości 5 cm od dna ( A) o średnicy 5-6 mm. Żarówkę wraz z oprawką należy starannie owinąć w papier celofanowy i umieścić naprzeciwko otworu. Musisz wlać wodę do słoika. Otwarcie dziury A , otrzymamy odrzutowiec, który będzie oświetlony od wewnątrz. W ciemnym pomieszczeniu świeci jasno i wygląda bardzo efektownie. Strumieniu można nadać dowolny kolor umieszczając na drodze promieni świetlnych kolorowe szkło B. Jeśli położysz palec na ścieżce strumienia, woda rozpryskuje się, a kropelki jasno świecą.

Wyjaśnienie tego zjawiska jest dość proste. Promień światła przechodząc przez strumień wody uderza w zakrzywioną powierzchnię pod kątem większym niż kąt ograniczający, ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu, a następnie ponownie pada na przeciwną stronę strumienia pod kątem ponownie większym niż kąt ograniczający. Zatem wiązka przechodzi wzdłuż strumienia, uginając się wraz z nim.

Ale gdyby światło zostało całkowicie odbite wewnątrz strumienia, nie byłoby widoczne z zewnątrz. Część światła jest rozpraszana przez wodę, pęcherzyki powietrza i znajdujące się w niej różne zanieczyszczenia, a także na skutek nierównej powierzchni strumienia, dzięki czemu jest widoczne z zewnątrz.

Cylindryczny światłowód

Jeśli skierujesz wiązkę światła na jeden koniec zakrzywionego cylindra z litego szkła, zauważysz, że światło będzie wychodzić z drugiego końca (ryc. 2); Poprzez powierzchnia boczna z cylindra prawie nie wydobywa się żadne światło. Przejście światła przez szklany cylinder tłumaczy się tym, że padając na wewnętrzną powierzchnię cylindra pod kątem większym niż ograniczający, światło wielokrotnie ulega całkowitemu odbiciu i dociera do końca.

Im cieńszy cylinder, tym częściej wiązka będzie odbijana i większa część światła będzie padać na wewnętrzną powierzchnię cylindra pod kątem większym niż kąt ograniczający.

Diamenty i klejnoty

Na Kremlu znajduje się wystawa rosyjskiego funduszu diamentowego.

Światło w korytarzu jest lekko przyćmione. W witrynach błyszczą dzieła jubilerów. Tutaj można zobaczyć takie diamenty jak „Orłow”, „Szach”, „Maria”, „Walentina Tereshkova”.

Sekret cudownej gry światła w diamentach polega na tym, że kamień ten charakteryzuje się wysokim współczynnikiem załamania światła (n=2,4173), a co za tym idzie, małym kątem całkowitego wewnętrznego odbicia (α=24˚30′) oraz większym rozproszeniem, powodując rozkład światła białego proste kolory.

Dodatkowo gra świateł w diamencie zależy od poprawności jego szlifu. Fasety diamentu wielokrotnie odbijają światło w krysztale. Dzięki dużej przezroczystości wysokiej klasy diamentów światło wewnątrz nich prawie nie traci swojej energii, a jedynie rozkłada się na proste kolory, których promienie następnie rozbłyskują w różnych, najbardziej nieoczekiwanych kierunkach. Kiedy obrócisz kamień, kolory emanujące z kamienia zmieniają się i wydaje się, że on sam jest źródłem wielu jasnych, wielobarwnych promieni.

Istnieją diamenty w kolorze czerwonym, niebieskawym i kolory liliowe. Błysk diamentu zależy od jego szlifu. Jeśli spojrzysz pod światło przez dobrze oszlifowany, przezroczysty diament, kamień wydaje się całkowicie nieprzezroczysty, a niektóre jego fasety wydają się po prostu czarne. Dzieje się tak, ponieważ światło poddane całkowitemu wewnętrznemu odbiciu wychodzi w przeciwnym kierunku lub na boki.

Oglądany od strony światła krój górny mieni się wieloma kolorami i miejscami jest błyszczący. Jasny blask górnych krawędzi diamentu nazywany jest połyskiem diamentu. Spód diamentu wygląda na posrebrzany z zewnątrz i ma metaliczny połysk.

Najbardziej przezroczyste i duże diamenty służą jako dekoracja. Drobne diamenty znajdują szerokie zastosowanie w technice jako narzędzie skrawające lub szlifierskie w maszynach do obróbki metali. Diamenty służą do wzmacniania głowic narzędzi wiertniczych do wiercenia studni w twardych skałach. Takie zastosowanie diamentu jest możliwe dzięki jego dużej twardości. Inne kamienie szlachetne to w większości przypadków kryształy tlenku glinu z domieszką tlenków pierwiastków barwiących - chromu (rubin), miedzi (szmaragd), manganu (ametyst). Wyróżniają się także twardością, trwałością, piękną kolorystyką i „grą światła”. Obecnie są w stanie sztucznie pozyskać duże kryształy tlenku glinu i pomalować je na pożądany kolor.

Zjawisko rozproszenia światła tłumaczy się różnorodnością barw natury. Cały zestaw eksperymentów optycznych z pryzmatami przeprowadził angielski naukowiec Izaak Newton w XVII wieku. Eksperymenty te wykazały, że światło białe nie jest fundamentalne, należy je rozpatrywać jako złożone („niejednorodne”); główne z nich to różne kolory („promienie „jednolite” lub promienie „monochromatyczne”). Rozkład światła białego na różne kolory następuje, ponieważ każdy kolor ma swój własny stopień załamania światła. Wnioski wysunięte przez Newtona są zgodne ze współczesnymi ideami naukowymi.

Wraz z rozproszeniem współczynnika załamania światła obserwuje się rozproszenie współczynników absorpcji, przepuszczalności i odbicia światła. To wyjaśnia różne efekty podczas oświetlania ciał. Na przykład, jeśli istnieje ciało przezroczyste dla światła, dla którego współczynnik przepuszczalności jest duży dla światła czerwonego, a współczynnik odbicia jest mały, ale dla światła zielonego jest odwrotnie: współczynnik przepuszczalności jest mały, a współczynnik odbicia duży, wówczas w świetle przechodzącym ciało będzie czerwone, a w świetle odbitym zielone. Takie właściwości posiada na przykład chlorofil, zielona substancja zawarta w liściach roślin, odpowiedzialna za ich zieloną barwę. Roztwór chlorofilu w alkoholu oglądany pod światło wydaje się czerwony. W świetle odbitym ten sam roztwór wydaje się zielony.

Jeśli ciało ma wysoki współczynnik absorpcji oraz niskie współczynniki przepuszczalności i odbicia, wówczas takie ciało będzie wyglądało na czarne i nieprzezroczyste (na przykład sadza). Bardzo białe, nieprzezroczyste ciało (np. tlenek magnezu) ma współczynnik odbicia bliski jedności dla wszystkich długości fal oraz bardzo niskie współczynniki przepuszczalności i absorpcji. Ciało (szkło) całkowicie przezroczyste dla światła ma niskie współczynniki odbicia i absorpcji oraz przepuszczalność bliską jedności dla wszystkich długości fali. W szkle kolorowym dla niektórych długości fal współczynniki przepuszczalności i odbicia są praktycznie równe zeru, a zatem współczynnik absorpcji dla tych samych długości fal jest bliski jedności.

Zjawiska związane z załamaniem światła

Miraż

Niektóre rodzaje miraży. Z większej różnorodności miraży wyróżnimy kilka typów: miraże „jeziorowe”, zwane także mirażami dolnymi, miraże górne, miraże podwójne i potrójne, miraże widzenia o bardzo dużym zasięgu.

Nad bardzo nagrzaną powierzchnią pojawiają się miraże dolne („jeziorowe”). Przeciwnie, doskonałe miraże pojawiają się nad bardzo chłodną powierzchnią, na przykład powyżej zimna woda. Jeśli dolne miraże obserwuje się z reguły na pustyniach i stepach, wówczas górne obserwuje się na północnych szerokościach geograficznych.

Górne miraże są różnorodne. W niektórych przypadkach dają bezpośredni obraz w innych przypadkach w powietrzu pojawia się odwrócony obraz. Miraże mogą być podwójne, gdy obserwuje się dwa obrazy, jeden prosty i jeden odwrócony. Obrazy te mogą być oddzielone pasmem powietrza (jeden może znajdować się nad linią horyzontu, drugi pod nią), ale mogą też bezpośrednio się ze sobą łączyć. Czasami pojawia się inny - trzeci obraz.

Szczególnie niesamowite są miraże wizyjne o bardzo dalekim zasięgu. K. Flammarion w swojej książce „Atmosfera” opisuje przykład takiego mirażu: „Na podstawie zeznań kilku godnych zaufania osób mogę zrelacjonować miraż, który widziano w mieście Verviers (Belgia) w czerwcu 1815 roku. Pewnego ranka , mieszkańcy miasta widzieli na niebie armię i było tak wyraźnie, że można było rozpoznać umundurowanie artylerzystów, a nawet np. armatę z ułamanym kołem, które miało zaraz spaść... Był poranek bitwy pod Waterloo!” Opisany miraż został przedstawiony w formie kolorowej akwareli przez jednego ze świadków. Odległość z Waterloo do Verviers w linii prostej wynosi ponad 100 km. Znane są przypadki, gdy podobne miraże obserwowano na dużych odległościach - do 1000 km. Do jednego z takich mirażów należy zaliczyć Latającego Holendra.

Wyjaśnienie mirażu dolnego („jeziornego”). Jeśli powietrze w pobliżu powierzchni ziemi jest bardzo gorące i dlatego jego gęstość jest stosunkowo mała, wówczas współczynnik załamania światła na powierzchni będzie mniejszy niż w wyższych warstwach powietrza. Zmiana współczynnika załamania powietrza N z wysokością H blisko powierzchni ziemi dla rozpatrywanego przypadku pokazano na rysunku 3, a.

Zgodnie z ustaloną zasadą promienie świetlne w pobliżu powierzchni ziemi będą wpadać w tym przypadku wyginać się tak, aby ich tor był wypukły w dół. Niech w punkcie A będzie obserwator. Promień światła z określonego obszaru błękitnego nieba trafi do oka obserwatora, doświadczając określonej krzywizny. Oznacza to, że obserwator zobaczy odpowiedni fragment nieba nie nad linią horyzontu, ale pod nią. Będzie mu się wydawało, że widzi wodę, chociaż w rzeczywistości ma przed sobą obraz błękitnego nieba. Jeśli wyobrazimy sobie, że w pobliżu linii horyzontu znajdują się wzgórza, palmy lub inne obiekty, to obserwator zobaczy je do góry nogami, dzięki odnotowanej krzywiźnie promieni, i będzie postrzegał je jako odbicia odpowiednich obiektów w nieistniejących woda. Tak powstaje iluzja, będąca mirażem „jeziora”.

Proste, doskonałe miraże. Można założyć, że powietrze przy samej powierzchni ziemi lub wody nie nagrzewa się, a wręcz przeciwnie, jest zauważalnie chłodzone w porównaniu do wyższych warstw powietrza; zmianę n wraz z wysokością h pokazano na rysunku 4, a. W rozpatrywanym przypadku promienie świetlne są załamane tak, że ich trajektoria jest wypukła ku górze. Dlatego teraz obserwator może zobaczyć obiekty ukryte przed nim za horyzontem i zobaczy je u góry, jakby wisiały nad linią horyzontu. Dlatego takie miraże nazywane są górnymi.

Doskonały miraż może tworzyć zarówno obraz pionowy, jak i odwrócony. Bezpośredni obraz pokazany na rysunku pojawia się, gdy współczynnik załamania światła powietrza zmniejsza się stosunkowo powoli wraz z wysokością. Kiedy współczynnik załamania światła gwałtownie maleje, powstaje odwrócony obraz. Można to zweryfikować, rozpatrując hipotetyczny przypadek – współczynnik załamania światła na pewnej wysokości h gwałtownie maleje (rys. 5). Promienie obiektu przed dotarciem do obserwatora A ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu od granicy BC, poniżej której w tym przypadku znajduje się gęstsze powietrze. Można zauważyć, że wyższy miraż daje odwrócony obraz obiektu. W rzeczywistości nie ma ostrej granicy pomiędzy warstwami powietrza, przejście następuje stopniowo. Ale jeśli pojawi się wystarczająco ostro, wówczas lepszy miraż da odwrócony obraz (ryc. 5).

Podwójne i potrójne miraże. Jeśli współczynnik załamania powietrza zmienia się najpierw szybko, a potem powoli, to w tym przypadku promienie w obszarze I załamują się szybciej niż w obszarze II. W rezultacie pojawiają się dwa obrazy (ryc. 6, 7). Promienie świetlne 1 rozchodzące się w obszarze powietrznym I tworzą odwrócony obraz obiektu. Promienie 2, rozchodzące się głównie w obszarze II, są załamane w mniejszym stopniu i tworzą bezpośredni wizerunek.

Aby zrozumieć, jak pojawia się potrójny miraż, należy wyobrazić sobie trzy kolejne obszary powietrza: pierwszy (przy powierzchni), w którym współczynnik załamania światła maleje powoli wraz z wysokością, kolejny, w którym współczynnik załamania światła szybko maleje, i trzeci obszar, w którym współczynnik załamania światła ponownie powoli maleje. Rysunek przedstawia rozważaną zmianę współczynnika załamania światła wraz ze wzrostem. Rysunek pokazuje, jak powstaje potrójny miraż. Promienie 1 tworzą dolny obraz obiektu, rozciągają się w obszarze powietrza I. Promienie 2 tworzą obraz odwrócony; Wpadam do obszaru powietrznego II, promienie te doświadczają silnej krzywizny. Promienie 3 tworzą górny bezpośredni obraz obiektu.

Miraż widzenia o bardzo dużym zasięgu. Najmniej zbadana jest natura tych mirażów. Oczywiste jest, że atmosfera musi być przejrzysta, wolna od pary wodnej i zanieczyszczeń. Ale to nie wystarczy. Na pewnej wysokości nad powierzchnią ziemi powinna tworzyć się stabilna warstwa schłodzonego powietrza. Poniżej i powyżej tej warstwy powietrze powinno być cieplejsze. Wiązka światła wpadająca do gęstej, zimnej warstwy powietrza jest w niej niejako „zamknięta” i rozprzestrzenia się w niej niczym za pomocą swego rodzaju światłowodu. Ścieżka wiązki na rysunku 8 jest zawsze wypukła w kierunku mniej gęstych obszarów powietrza.

Występowanie miraży o bardzo dużym zasięgu można wytłumaczyć propagacją promieni wewnątrz takich „przewodników świetlnych”, które czasami tworzy natura.

Tęcza

Tęcza to piękne zjawisko niebieskie, które zawsze przyciągało ludzką uwagę. W dawnych czasach, kiedy ludzie wciąż niewiele wiedzieli o otaczającym ich świecie, tęczę uważano za „znak z nieba”. Dlatego starożytni Grecy myśleli, że tęcza jest uśmiechem bogini Iris.

Tęczę obserwuje się w kierunku przeciwnym do Słońca, na tle chmur deszczowych lub deszczu. Wielobarwny łuk zwykle znajduje się w odległości 1-2 km od obserwatora, czasem można go zaobserwować z odległości 2-3 m na tle kropel wody utworzonych przez fontanny lub rozpryski wody.

Środek tęczy znajduje się na kontynuacji linii prostej łączącej Słońce z okiem obserwatora - na linii antysłonecznej. Kąt pomiędzy kierunkiem tęczy głównej a linią antysłoneczną wynosi 41-42° (ryc. 9).

W momencie wschodu słońca punkt antysłoneczny (punkt M) znajduje się na linii horyzontu, a tęcza ma kształt półkola. Gdy Słońce wschodzi, punkt antysłoneczny przesuwa się poniżej horyzontu, a rozmiar tęczy maleje. Reprezentuje tylko część okręgu.

Często obserwuje się tęczę wtórną, koncentryczną z pierwszą, o promieniu kątowym około 52° i odwrotnych kolorach.

Gdy Słońce znajduje się na wysokości 41°, tęcza główna przestaje być widoczna i tylko część tęczy bocznej wystaje ponad horyzont, a gdy wysokość Słońca jest większa niż 52°, tęcza boczna również nie jest widoczna. Dlatego na środkowych szerokościach równikowych tego naturalnego zjawiska nigdy nie obserwuje się w godzinach południowych.

Tęcza ma siedem podstawowych kolorów, płynnie przechodząc od jednego do drugiego.

Rodzaj łuku, jasność kolorów i szerokość pasków zależą od wielkości kropel wody i ich liczby. Duże krople tworzą węższą tęczę z wyraźnie zaznaczonymi kolorami, małe krople tworzą rozmyty, wyblakły, a nawet biały łuk. Dlatego latem po burzy widoczna jest jasna, wąska tęcza, podczas której spadają duże krople.

Teorię tęczy po raz pierwszy zaproponował w 1637 roku Rene Descartes. Wyjaśnił tęczę jako zjawisko związane z odbiciem i załamaniem światła w kroplach deszczu.

Powstawanie kolorów i ich kolejność wyjaśniono później, po odkryciu złożonej natury światła białego i jego rozproszenia w ośrodku. Teoria dyfrakcji tęczy została opracowana przez Erie i Partnera.

Możemy rozważyć najprostszy przypadek: niech wiązka równoległych promieni słonecznych padnie na krople w kształcie kuli (ryc. 10). Promień padający na powierzchnię kropli w punkcie A ulega w niej załamaniu zgodnie z prawem załamania:

n sin α=n sin β, gdzie n=1, n≈1,33 –

odpowiednio współczynniki załamania powietrza i wody, α to kąt padania, a β to kąt załamania światła.

Wewnątrz kropli promień AB porusza się po linii prostej. W punkcie B wiązka ulega częściowemu załamaniu i częściowemu odbiciu. Należy zwrócić uwagę, że im mniejszy jest kąt padania w punkcie B, a co za tym idzie w punkcie A, tym mniejsze jest natężenie wiązki odbitej i tym większe jest natężenie wiązki załamanej.

Wiązka AB po odbiciu w punkcie B zachodzi pod kątem β`=β b i trafia do punktu C, gdzie następuje również częściowe odbicie i częściowe załamanie światła. Promień załamany opuszcza kroplę pod kątem γ, a promień odbity może podróżować dalej, do punktu D itd. Zatem promień światła w kropli ulega wielokrotnemu odbiciu i załamaniu. Przy każdym odbiciu część promieni świetlnych wychodzi na zewnątrz, a ich intensywność wewnątrz kropli maleje. Najbardziej intensywnym z promieni wychodzących w powietrze jest promień wychodzący z kropli w punkcie B. Trudno go jednak zaobserwować, ponieważ ginie na tle jasnego, bezpośredniego światła słonecznego. Promienie załamane w punkcie C tworzą razem tęczę pierwotną na tle ciemnej chmury, a promienie załamane w punkcie D tworzą tęczę wtórną, która jest mniej intensywna niż pierwotna.

Rozważając powstanie tęczy, należy wziąć pod uwagę jeszcze jedno zjawisko - nierówne załamanie fal świetlnych o różnych długościach, czyli promieni świetlnych o różnych barwach. Zjawisko to nazywa się dyspersją. Ze względu na dyspersję kąty załamania γ i kąt odchylenia Θ promieni w kropli są różne dla promieni o różnych barwach.

Najczęściej widzimy jedną tęczę. Nierzadko zdarza się, że na niebie pojawiają się jednocześnie dwa tęczowe paski, umieszczone jeden po drugim; Obserwują też jeszcze większą liczbę łuków niebieskich – trzy, cztery, a nawet pięć jednocześnie. To ciekawe zjawisko zaobserwowali Leningradczycy 24 września 1948 r., kiedy po południu wśród chmur nad Newą pojawiły się cztery tęcze. Okazuje się, że tęcze mogą powstawać nie tylko z bezpośrednich promieni; Często pojawia się w odbitych promieniach Słońca. Można to zobaczyć na brzegach zatok morskich, dużych rzek i jezior. Czasem tworzą się trzy lub cztery tęcze – zwykłe i odbite piękne zdjęcie. Ponieważ promienie Słońca odbite od powierzchni wody biegną od dołu do góry, tęcza utworzona w promieniach może czasami wyglądać zupełnie nietypowo.

Nie myśl, że tęcze można zobaczyć tylko za dnia. Dzieje się tak również w nocy, chociaż zawsze jest słabe. Taką tęczę można zobaczyć po nocnym deszczu, gdy zza chmur wyłania się Księżyc.

Tęczę można uzyskać, wykonując następujący eksperyment: Musisz oświetlić kolbę wypełnioną wodą światło słoneczne lub lampę przez otwór w białej tablicy. Wtedy na tablicy będzie wyraźnie widoczna tęcza, a kąt rozbieżności promieni w stosunku do kierunku początkowego wyniesie około 41-42°. W naturalnych warunkach nie ma ekranu, obraz pojawia się na siatkówce oka, a oko rzutuje ten obraz na chmury.

Jeśli wieczorem przed zachodem słońca pojawi się tęcza, obserwuje się tęczę czerwoną. W ciągu ostatnich pięciu lub dziesięciu minut przed zachodem słońca wszystkie kolory tęczy z wyjątkiem czerwonego znikają i stają się bardzo jasne i widoczne nawet dziesięć minut po zachodzie słońca.

Tęcza na rosie to piękny widok. Można go zaobserwować o wschodzie słońca na trawie pokrytej rosą. Tęcza ta ma kształt hiperboli.

Zorze

Jednym z najpiękniejszych zjawisk optycznych przyrody jest zorza polarna.

W większości przypadków zorze mają zielony lub niebiesko-zielony odcień z okazjonalnymi plamami lub obwódką w kolorze różowym lub czerwonym.

Zorze obserwuje się w dwóch głównych postaciach - w postaci wstęg i w postaci plam przypominających chmury. Kiedy blask jest intensywny, przybiera formę wstążek. Tracąc intensywność, zamienia się w plamy. Jednak wiele taśm znika, zanim zdążą się rozbić. Wstążki zdają się wisieć w ciemnej przestrzeni nieba, przypominając gigantyczną zasłonę lub draperię, zwykle rozciągającą się ze wschodu na zachód przez tysiące kilometrów. Wysokość tej kurtyny wynosi kilkaset kilometrów, grubość nie przekracza kilkuset metrów, a jest tak delikatna i przezroczysta, że widać przez nią gwiazdy. Dolna krawędź kurtyny jest dość ostro i wyraźnie zarysowana, często zabarwiona na kolor czerwony lub różowawy, przypominający lamówkę kurtyny, górna krawędź stopniowo traci wysokość, co stwarza szczególnie imponujące wrażenie głębi przestrzeni.

Istnieją cztery rodzaje zorzy:

Jednorodny łuk - świetlisty pasek ma najprostszy, najspokojniejszy kształt. Od dołu jest jaśniej i stopniowo zanika w górę na tle łuny nieba;

Łuk promienisty - taśma staje się nieco bardziej aktywna i mobilna, tworzy małe fałdy i strumienie;

Pasek promieniowy - wraz ze wzrostem aktywności większe fałdy nakładają się na małe;

W miarę wzrostu aktywności fałdy lub pętle powiększają się do ogromnych rozmiarów, a dolna krawędź wstążki świeci jasno różowym blaskiem. Gdy aktywność opadnie, fałdy znikają, a taśma powraca do jednolitego kształtu. Sugeruje to, że główną formą zorzy jest jednorodna struktura, a fałdy wiążą się ze wzrostem aktywności.

Często pojawia się promieniowanie innego typu. Obejmują cały obszar polarny i są bardzo intensywne. Występują podczas wzrostu aktywności słonecznej. Zorze te pojawiają się w postaci biało-zielonej czapki. Takie zorze nazywane są szkwałami.

Na podstawie jasności zorzy polarnej dzieli się je na cztery klasy, różniące się od siebie o jeden rząd wielkości (czyli 10 razy). Do pierwszej klasy należą zorze ledwo zauważalne i o jasności w przybliżeniu równej Drodze Mlecznej, natomiast zorze czwartej klasy oświetlają Ziemię tak jasno, jak Księżyc w pełni.

Należy zauważyć, że powstała zorza polarna rozprzestrzenia się na zachód z prędkością 1 km/s. Górne warstwy atmosfery w obszarze rozbłysków zorzowych nagrzewają się i pędzą ku górze, co wpłynęło na wzmożone hamowanie sztucznych satelitów Ziemi przechodzących przez te strefy.

Podczas zorzy w atmosferze ziemskiej powstają wirowe prądy elektryczne, pokrywające duże obszary. Wzbudzają dodatkowe niestabilne pola magnetyczne, tzw. burze magnetyczne. Podczas zorzy atmosfera emituje promienie rentgenowskie, które najwyraźniej wynikają ze spowolnienia elektronów w atmosferze.

Intensywnym błyskom blasku często towarzyszą dźwięki przypominające hałas i trzaski. Zorze powodują silne zmiany w jonosferze, co z kolei wpływa na warunki komunikacji radiowej. W większości przypadków łączność radiowa ulega znacznemu pogorszeniu. Występują silne zakłócenia, a czasami całkowita utrata odbioru.

Jak powstają zorze. Ziemia jest ogromnym magnesem, którego biegun południowy znajduje się w pobliżu północnego bieguna geograficznego, a biegun północny znajduje się w pobliżu południa. Linie pola magnetycznego Ziemi, zwane liniami geomagnetycznymi, wychodzą z obszaru sąsiadującego z północnym biegunem magnetycznym Ziemi, otaczają kulę ziemską i wchodzą do niej na południowym biegunie magnetycznym, tworząc toroidalną siatkę wokół Ziemi.

Od dawna uważano, że położenie linii pola magnetycznego jest symetryczne względem osi Ziemi. Teraz stało się jasne, że tak zwany „wiatr słoneczny” – strumień protonów i elektronów emitowany przez Słońce, uderza w powłokę geomagnetyczną Ziemi z wysokości około 20 000 km, odciąga ją od Słońca, tworząc rodzaj magnetycznego „ogona” na Ziemi.

Elektron lub proton złapany w ziemskim polu magnetycznym porusza się po spirali, jakby owijał się wokół linii geomagnetycznej. Elektrony i protony, które dostają się do ziemskiego pola magnetycznego z wiatru słonecznego, dzielą się na dwie części. Niektóre z nich natychmiast przepływają wzdłuż linii pola magnetycznego do polarnych obszarów Ziemi; inne dostają się do teroidu i poruszają się w nim, zgodnie z regułą lewej ręki, wzdłuż zamkniętej krzywej ABC. Te protony i elektrony ostatecznie przepływają również wzdłuż linii geomagnetycznych do obszaru biegunów, gdzie następuje ich zwiększone stężenie. Protony i elektrony powodują jonizację i wzbudzenie atomów i cząsteczek gazów. Do tego mają dość energii, gdyż protony docierają na Ziemię z energiami 10 000-20 000 eV (1 eV = 1,6 · 10 J), a elektrony z energiami 10-20 eV. Do zjonizowania atomów potrzeba: dla wodoru - 13,56 eV, dla tlenu - 13,56 eV, dla azotu - 124,47 eV, a do wzbudzenia jeszcze mniej.

Wzbudzone atomy gazu oddają otrzymaną energię w postaci światła, podobnie jak ma to miejsce w rurach z rozrzedzonym gazem, gdy przepływa przez nie prąd.

Badania spektralne pokazują, że zielona i czerwona poświata należy do wzbudzonych atomów tlenu, natomiast podczerwień i fiolet należy do zjonizowanych cząsteczek azotu. Niektóre linie emisji tlenu i azotu tworzą się na wysokości 110 km, a czerwona poświata tlenu występuje na wysokości 200-400 km. Innym słabym źródłem światła czerwonego są atomy wodoru powstające w górnych warstwach atmosfery z protonów przybywających ze Słońca. Po wychwyceniu elektronu taki proton zamienia się w wzbudzony atom wodoru i emituje światło czerwone.

Rozbłyski zorzowe zwykle pojawiają się dzień lub dwa po rozbłyskach słonecznych. Potwierdza to związek pomiędzy tymi zjawiskami. Badania z wykorzystaniem rakiet wykazały, że w miejscach o większym natężeniu zórz polarnych następuje większa jonizacja gazów przez elektrony.

Niedawno naukowcy odkryli, że zorze polarne są intensywniejsze w pobliżu wybrzeży oceanów i mórz.

Jednak naukowe wyjaśnienie wszystkich zjawisk związanych z zorzami napotyka szereg trudności. Przykładowo nieznany jest dokładny mechanizm przyspieszania cząstek do wskazanych energii, ich trajektorie w przestrzeni blisko Ziemi nie są do końca jasne, nie wszystko ilościowo zbiega się w bilansie energetycznym jonizacji i wzbudzenia cząstek, mechanizm powstawania różnych rodzaje luminescencji nie są do końca jasne, a pochodzenie dźwięków jest niejasne.

Literatura:

5. „Słownik encyklopedyczny młodego fizyka”, oprac. V. A. Chuyanov, Wydawnictwo Pedagogika, Moskwa, 1984.

6. „Podręcznik dla dzieci w wieku szkolnym z fizyki”, oprac.: Towarzystwo filologiczne „Słowo”, Moskwa, 1995.

7. „Fizyka 11”, N. M. Shakhmaev, S. N. Shakhmaev, D. Sh. Shodiev, Wydawnictwo Prosveshchenie, Moskwa, 1991.

8. „Rozwiązywanie problemów w fizyce”, V. A. Szewcow, wydawnictwo książkowe Niżne-Wołżskoje, Wołgograd, 1999.

1. Zjawiska optyczne w atmosferze były pierwszymi efektami optycznymi zaobserwowanymi przez człowieka. Wraz ze zrozumieniem natury tych zjawisk i natury ludzkiego wzroku zaczęło się kształtowanie problemu światła.

Całkowita liczba zjawisk optycznych w atmosferze jest bardzo duża. Uwzględnione zostaną tutaj tylko najbardziej znane zjawiska - miraże, tęcze, aureole, korony, migoczące gwiazdy, błękitne niebo i szkarłatny świt. Powstawanie tych efektów jest związane z takimi właściwościami światła, jak załamanie na granicy faz, interferencja i dyfrakcja.

2. Refrakcja atmosferyczna – jest to załamanie promieni świetlnych przechodzących przez atmosferę planety. W zależności od źródeł promieni rozróżnia się je astronomiczne i ziemskie refrakcja. W pierwszym przypadku promienie pochodzą od ciał niebieskich (gwiazd, planet), w drugim przypadku od obiektów ziemskich. W wyniku załamania atmosferycznego obserwator widzi obiekt nie tam, gdzie się znajduje, lub nie ma takiego kształtu, jaki ma.

3. Refrakcja astronomiczna znana była już w czasach Ptolemeusza (II w. n.e.). W 1604 r. J. Kepler zasugerował, że atmosfera ziemska ma gęstość niezależną od wysokości i pewną grubość H(ryc. 199). Promień 1 pochodzący z gwiazdy S prosto do obserwatora A w linii prostej, nie trafi go w oko. Po załamaniu na granicy próżni i atmosfery trafi w punkt W.

Promień 2 trafi w oko obserwatora, które przy braku załamania w atmosferze musiałoby minąć. W wyniku załamania (refrakcji) obserwator zobaczy gwiazdę w innym kierunku niż S i na kontynuacji wiązki załamanej w atmosferze, to znaczy w kierunku S 1 .

Narożnik γ , przez co odchyla się w stronę zenitu Z pozorne położenie gwiazdy S 1 w porównaniu do pozycji rzeczywistej S, zwany kąt załamania. W czasach Keplera kąty załamania światła były już znane z wyników obserwacji astronomicznych niektórych gwiazd. Dlatego Kepler wykorzystał ten schemat do oszacowania grubości atmosfery H. Z jego obliczeń wynikało, że tak H» 4 km. Jeśli obliczymy na podstawie masy atmosfery, będzie to około dwa razy mniej niż w rzeczywistości.

W rzeczywistości gęstość atmosfery ziemskiej maleje wraz z wysokością. Dlatego dolne warstwy powietrza są optycznie gęstsze niż górne. Promienie świetlne biegnące ukośnie w stronę Ziemi nie ulegają załamaniu w jednym punkcie na granicy próżni i atmosfery, jak na schemacie Keplera, lecz stopniowo załamują się na całej drodze. Przypomina to sytuację, w której promień światła przechodzi przez stos przezroczystych płytek, których współczynnik załamania światła jest tym większy, im niżej znajduje się płyta. Jednak ogólny efekt załamania objawia się w taki sam sposób, jak na schemacie Keplera. Zwróćmy uwagę na dwa zjawiska spowodowane refrakcją astronomiczną.

A. Pozorne pozycje ciał niebieskich przesuwają się w stronę zenitu przez kąt załamania γ . Im niżej gwiazda znajduje się nad horyzontem, tym wyraźniej wzrasta jej pozorna pozycja na niebie w porównaniu z jej rzeczywistą (ryc. 200). Dlatego obraz gwiaździste niebo obserwowana z Ziemi jest nieco zdeformowana w kierunku środka. Tylko punkt się nie porusza S, położony w zenicie. Dzięki refrakcji atmosferycznej można obserwować gwiazdy znajdujące się nieco poniżej horyzontu geometrycznego.

Wartości kąta załamania światła γ szybko maleje wraz ze wzrostem kąta β wysokość źródła światła nad horyzontem. Na β = 0 γ = 35" . Jest to maksymalny kąt załamania. Na β = 5° γ = 10" , Na β = 15° γ = 3" , Na β = 30° γ = 1" . Dla luminarzy, których wysokość β > 30°, przesunięcie refrakcji γ < 1" .

B. Słońce oświetla ponad połowę powierzchni glob . Promienie 1 - 1, które w przypadku braku atmosfery powinny dotykać Ziemi w punktach przekroju średnicowego DD, dzięki atmosferze dotykają go nieco wcześniej (ryc. 201).

Powierzchnię Ziemi dotykają promienie 2 - 2, które bez atmosfery przeminęłyby. W rezultacie linia terminatora nocleg ze śniadaniem oddzielający światło od cienia, przesuwa się w rejon półkuli nocnej. Dlatego powierzchnia dzienna na Ziemi jest większa niż powierzchnia nocna.

4. Refrakcja ziemska. Jeśli zjawiska refrakcji astronomicznej wynikają z globalny efekt refrakcyjny atmosfery, to wynikają z nich zjawiska załamania światła na Ziemi lokalne zmiany atmosferyczne, zwykle związane z anomaliami temperaturowymi. Najbardziej niezwykłymi przejawami załamania światła naziemnego są: miraże.

A. Doskonały Miraż(od ks. miraż). Zwykle obserwuje się go w regionach arktycznych z czystym powietrzem i niskimi temperaturami powierzchni Ziemi. Silne ochłodzenie powierzchni wynika nie tylko z niskiego położenia słońca nad horyzontem, ale także z faktu, że powierzchnia pokryta śniegiem lub lodem odbija większość promieniowania w przestrzeń kosmiczną. W rezultacie w warstwie przyziemnej w miarę zbliżania się do powierzchni Ziemi temperatura bardzo szybko spada, a gęstość optyczna powietrza wzrasta.

Zakrzywienie promieni w kierunku Ziemi jest czasami tak duże, że obserwuje się obiekty położone daleko poza linią horyzontu geometrycznego. Promień 2 na ryc. 202, który w normalnej atmosferze przechodziłby w jej górne warstwy, w tym przypadku jest załamany w stronę Ziemi i wpada do oka obserwatora.

Najwyraźniej jest to dokładnie ten rodzaj mirażu, który przedstawia legendarnych „Latających Holendrów” - duchy statków, które w rzeczywistości znajdują się setki, a nawet tysiące kilometrów dalej. Zaskakujące w przypadku wyższych miraży jest to, że nie ma zauważalnego zmniejszenia pozornej wielkości ciał.

Na przykład w 1898 roku załoga statku Matador z Bremy zaobserwowała statek widmo, którego pozorne wymiary odpowiadały odległości 3-5 mil. W rzeczywistości, jak się później okazało, statek ten znajdował się wówczas w odległości około tysiąca mil. (1 mila morska równa się 1852 m). Powietrze powierzchniowe nie tylko załamuje promienie świetlne, ale także skupia je w złożonym układzie optycznym.

W normalnych warunkach temperatura powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości. Nazywa się odwrotnym przebiegiem temperatury, gdy temperatura rośnie wraz ze wzrostem wysokości inwersja temperatury. Inwersje temperatur mogą wystąpić nie tylko w strefach arktycznych, ale także w innych miejscach na niższych szerokościach geograficznych. Dlatego też lepsze miraże mogą wystąpić wszędzie tam, gdzie powietrze jest wystarczająco czyste i gdzie występują inwersje temperatur. Na przykład na wybrzeżu czasami obserwuje się miraże widzenia w oddali Morze Śródziemne. Inwersję temperatury tworzy tu gorące powietrze znad Sahary.

B. Niższy Miraż występuje, gdy temperatura się odwraca i jest zwykle obserwowany na pustyniach w czasie upałów. Do południa, gdy słońce jest wysoko, piaszczysta gleba pustyni, składająca się z cząstek stałych minerałów, nagrzewa się do 50 stopni lub więcej. Jednocześnie na wysokości kilkudziesięciu metrów powietrze pozostaje stosunkowo zimne. Dlatego współczynnik załamania warstw powietrza znajdujących się powyżej jest zauważalnie większy w porównaniu z powietrzem przy ziemi. Prowadzi to również do załamania promieni, ale w przeciwnym kierunku (ryc. 203).

Promienie światła pochodzące z części nieba nisko nad horyzontem, znajdujących się naprzeciw obserwatora, są stale załamywane w górę i wpadają do oka obserwatora w kierunku od dołu do góry. W rezultacie, kontynuując je na powierzchni ziemi, obserwator widzi odbicie nieba, przypominające powierzchnię wody. Jest to tak zwany miraż „jeziorny”.

Efekt jest dodatkowo wzmocniony, gdy w kierunku obserwacji znajdują się skały, wzgórza, drzewa i budynki. W tym przypadku są one widoczne jako wyspy na środku rozległego jeziora. Co więcej, widoczny jest nie tylko obiekt, ale także jego odbicie. Ze względu na krzywiznę promieni powierzchniowa warstwa powietrza działa jak lustro powierzchni wody.

5. Tęcza. Jest kolorowo zjawisko optyczne obserwowane podczas deszczu, oświetlone przez słońce i przedstawiające system koncentrycznych kolorowych łuków.

Pierwszą teorię tęczy opracował Kartezjusz w 1637 roku. Do tego czasu znane były następujące fakty eksperymentalne związane z tęczą:

A. Środek tęczy O znajduje się na linii prostej łączącej Słońce z okiem obserwatora(ryc. 204).

B. Wokół linii symetrii Oko-Słońce znajduje się kolorowy łuk o promieniu kątowym około 42° . Kolory ułożone są, licząc od środka, w kolejności: niebieski (d), zielony (h), czerwony (j)(grupa linii 1). Ten główna tęcza. Wewnątrz głównej tęczy znajdują się słabe, wielokolorowe łuki o czerwonawych i zielonkawych odcieniach.

V. Drugi układ łuków o promieniu narożnika ok 51° zwana tęczą wtórną. Jego kolory są znacznie jaśniejsze i przebiegają w odwrotnej kolejności, licząc od środka, czerwony, zielony, niebieski (grupa linii 2) .

G. Tęcza główna pojawia się tylko wtedy, gdy słońce znajduje się nad horyzontem pod kątem nie większym niż 42°.

Jak ustalił Kartezjusz, główną przyczyną powstawania tęczy głównej i wtórnej jest załamanie i odbicie promieni świetlnych w kroplach deszczu. Rozważmy główne postanowienia jego teorii.

6. Załamanie i odbicie promienia monochromatycznego w kropli. Niech monochromatyczna wiązka intensywności I 0 przypada na kulisty spadek promienia R na odległość y od osi w płaszczyźnie przekroju średnicowego (ryc. 205). W miejscu uderzenia A część wiązki jest odbijana, a główna część jest odbijana przez intensywność I 1 wchodzi do kropli. W punkcie B większość wiązki przechodzi w powietrze (na ryc. 205 wyszła do W promień nie jest pokazany), a mniejsza część odbija się i opada w punkcie Z. Wyszedł w tym momencie Z intensywność wiązki I 3 bierze udział w tworzeniu tęczy głównej i słabych pasm wtórnych w obrębie tęczy głównej.

Znajdźmy kąt θ , pod którym wyłania się wiązka I 3 względem wiązki padającej I 0. Należy zauważyć, że wszystkie kąty między promieniem a normalną wewnątrz kropli są takie same i równe kątowi załamania β . (Trójkąty OAV I OBC równoramienny). Niezależnie od tego, jak bardzo wiązka „wiruje” wewnątrz kropli, wszystkie kąty padania i odbicia są takie same i równe kątowi załamania β . Z tego powodu każdy promień wychodzący z kropli w punktach W, Z itp., wychodzi pod tym samym kątem równym kątowi padania α .

Aby znaleźć kąt θ ugięcie belki I 3 z oryginału, należy zsumować kąty odchylenia w punktach A, W I Z: q = (α – β) + (π – 2β) + (α - β) = π + 2α – 4β . (25.1)

Wygodniej jest zmierzyć kąt ostry φ = π – q = 4β – 2α . (25.2)

Po przeprowadzeniu obliczeń dla kilkuset promieni Kartezjusz stwierdził, że kąt φ ze wzrostem y, to znaczy w miarę oddalania się wiązki I 0 od osi spadku, najpierw zwiększa się wartość bezwzględna, przy y/R≈ 0,85 przyjmuje wartość maksymalną, a następnie zaczyna maleć.

To jest wartość graniczna kąta φ można znaleźć, sprawdzając funkcję φ do skrajności Na. Od grzechu α = yçR i grzech β = yçR· N, To α = arcsin( yçR), β = arcsin( yçRn). Następnie

, . (25.3)

Rozkładając wyrazy na różne części równania i podnosząc je do kwadratu, otrzymujemy:

, Þ (25,4)

Na żółty D-linie sodu λ = 589,3 nm współczynnik załamania światła wody N= 1,333. Odległość punktowa A wystąpienie tego promienia od osi y= 0,861R. Kąt graniczny dla tego promienia wynosi

Zastanawiam się, o co chodzi W pierwsze odbicie wiązki w kropli jest również maksymalnie oddalone od osi kropli. Po zbadaniu ekstremalnego kąta D= P– α – ε = P– α – (P– 2β ) = 2β – α W rozmiarze Na, otrzymujemy ten sam warunek, Na= 0,861R I D= 42,08°/2 = 21,04°.

Rysunek 206 pokazuje zależność kąta φ , pod którym promień wyłania się z kropli po pierwszym odbiciu (wzór 25.2), z położenia punktu A wejście belki w spadek. Wszystkie promienie odbijają się wewnątrz stożka o kącie wierzchołkowym ≈ 42°.

Dla powstania tęczy bardzo ważne jest, aby promienie wpadające opadały w cylindrycznej warstwie o grubości uçR od 0,81 do 0,90, wychodzą po odbiciu w cienkiej ściance stożka w zakresie kątowym od 41,48° do 42,08°. Zewnętrzna ściana stożka jest gładka (występuje ekstremum kąta φ ), wnętrze jest luźne. Grubość ścianki kątowej ≈ 20 minut kątowych. W przypadku promieni przechodzących kropla zachowuje się jak soczewka długość ogniskowa F= 1,5R. Promienie wpadają do kropli całą powierzchnią pierwszej półkuli, są odbijane przez wiązkę rozbieżną w przestrzeni stożka o kącie osiowym ≈ 42° i przechodzą przez okno o promieniu kątowym ≈ 21° (ryc. 207). ).

7. Intensywność promieni wychodzących z kropli. Tutaj porozmawiamy tylko o promieniach, które wyłoniły się z kropli po pierwszym odbiciu (ryc. 205). Jeśli promień pada na kroplę pod kątem α , ma intensywność I 0, wówczas wiązka przechodząca do kropli ma intensywność I 1 = I 0 (1 – ρ ), Gdzie ρ – współczynnik odbicia intensywności.

Dla światła niespolaryzowanego współczynnik odbicia ρ można obliczyć za pomocą wzoru Fresnela (17.20). Ponieważ wzór obejmuje kwadraty funkcji różnicy i sumę kątów α I β , wówczas współczynnik odbicia nie zależy od tego, czy wiązka wchodzi do kropli, czy ze kropli. Ponieważ kąty α I β w punktach A, W, Z są takie same, wówczas współczynnik ρ we wszystkich punktach A, W, Z ten sam. Stąd intensywność promieni I 1 = I 0 (1 – ρ ), I 2 = I 1 ρ = I 0 ρ (1 – ρ ), I 3 = I 2 (1 – ρ ) = I 0 ρ (1 – ρ ) 2 .

Tabela 25.1 pokazuje wartości kątów φ , współczynnik ρ i współczynniki intensywności I 3 ćI 0 obliczone dla różnych odległości uçR wejście wiązki dla żółtej linii sodu λ = 589,3 nm. Jak widać z tabeli, kiedy Na≤ 0,8R w belkę I 3, spada mniej niż 4% energii wiązki padającej na kroplę. I dopiero od Na= 0,8R i więcej do Na= R intensywność emitowanej wiązki I 3 wzrasta kilkukrotnie.

Tabela 25.1
y/R	α ,º	β ,º	φ ,º	ρ	I 3 /I 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

Zatem promienie wychodzące z kropli pod maksymalnym kątem φ , mają znacznie większą intensywność w porównaniu do innych promieni z dwóch powodów. Po pierwsze, ze względu na silną kompresję kątową wiązki promieni w cienkiej ściance stożka, a po drugie, ze względu na mniejsze straty kropli. Tylko intensywność tych promieni jest wystarczająca, aby wywołać wrażenie blasku kropli w oku.

8. Powstanie głównej tęczy. Kiedy światło pada na kroplę w wyniku rozproszenia, wiązka rozdziela się. W rezultacie ściana stożka jasnego odbicia jest rozwarstwiona kolorem (ryc. 208). Promienie fioletowe ( l= 396,8 nm) wychodzą pod kątem J= 40°36", czerwony ( l= 656,3 nm) – pod kątem J= 42°22”. W tym przedziale kątowym D φ = 1°46" zawiera całe spektrum promieni wychodzących z kropli. Promienie fioletowe tworzą stożek wewnętrzny, promienie czerwone - zewnętrzny. Jeśli obserwator widzi krople deszczu oświetlone przez słońce, to te, których promienie ze stożka wchodzą do oko postrzegane jest jako najjaśniejsze, w efekcie wszystkie krople znajdujące się w stosunku do promienia słonecznego przechodzącego przez oko obserwatora, pod kątem czerwonego stożka, są widziane jako czerwone, a pod kątem zielonego stożka – zielone (ryc. 209).

9. Tworzenie się tęczy wtórnej powstaje w wyniku promieni wychodzących z kropli po drugim odbiciu (ryc. 210). Natężenie promieni po drugim odbiciu jest w przybliżeniu o rząd wielkości mniejsze w porównaniu z promieniami po pierwszym odbiciu i ma w przybliżeniu ten sam przebieg wraz ze zmianami uçR.

Promienie wychodzące z kropli po drugim odbiciu tworzą stożek o kącie wierzchołkowym ≈ 51°. Jeśli stożek pierwotny ma gładką stronę na zewnątrz, wówczas stożek wtórny ma gładką stronę wewnątrz. Pomiędzy tymi stożkami praktycznie nie ma promieni. Im większe krople deszczu, tym jaśniejsza tęcza. W miarę zmniejszania się wielkości kropli tęcza blednie. Kiedy deszcz zamienia się w mżawkę R≈ 20 – 30 µm tęcza przeradza się w białawy łuk o prawie nierozróżnialnych kolorach.

10. Aureola(z greckiego halo- pierścień) jest zjawiskiem optycznym, które zwykle reprezentuje tęcza krąży wokół dysku Słońca lub Księżyca o promieniu kątowym 22° I 46°. Okręgi te powstają w wyniku załamania światła przez kryształki lodu w kształcie sześciokątów znajdujące się w chmurach cirrus. prawidłowe pryzmaty.

Płatki śniegu spadające na ziemię mają bardzo różnorodny kształt. Jednakże kryształy powstałe w wyniku kondensacji par w górnych warstwach atmosfery mają głównie postać sześciokątnych pryzmatów. Ze wszystkich możliwe opcje Dla przejścia wiązki przez sześciokątny pryzmat najważniejsze są trzy (ryc. 211).

W przypadku (a) wiązka przechodzi przez przeciwległe równoległe ściany pryzmatu bez rozszczepiania i odchylania.

W przypadku (b) promień przechodzi przez ściany pryzmatu, tworząc między sobą kąt 60° i ulega załamaniu jak w pryzmacie widmowym. Natężenie wiązki wychodzącej pod kątem najmniejszego odchylenia 22° jest maksymalne. W trzecim przypadku (c) wiązka przechodzi przez powierzchnię boczną i podstawę pryzmatu. Kąt załamania wynosi 90°, kąt najmniejszego odchylenia wynosi 46°. W obu przypadkach promienie białe ulegają rozszczepieniu, promienie niebieskie są bardziej odchylane, a promienie czerwone mniej. Przypadki (b) i (c) powodują pojawienie się pierścieni obserwowanych w promieniach przechodzących i mających wymiary kątowe 22° i 46° (ryc. 212).

Zwykle pierścień zewnętrzny (46°) jest jaśniejszy niż pierścień wewnętrzny i oba mają czerwonawy odcień. Wyjaśnia to nie tylko intensywne rozpraszanie promieni niebieskich w chmurze, ale także fakt, że rozproszenie promieni niebieskich w pryzmacie jest większe niż rozproszenie promieni czerwonych. Dlatego niebieskie promienie wychodzą z kryształów w postaci bardzo rozbieżnej wiązki, dlatego ich intensywność maleje. A czerwone promienie wychodzą wąską wiązką o znacznie większym natężeniu. W sprzyjających warunkach, gdy możliwe jest rozróżnienie kolorów, wewnętrzna część Pierścienie są czerwone, zewnętrzne są niebieskie.

10. Korony– lekkie, mgliste pierścienie wokół tarczy oprawy. Ich promień kątowy jest znacznie mniejszy od promienia halo i nie przekracza 5°. Korony powstają w wyniku dyfrakcyjnego rozpraszania promieni na kropelkach wody tworzących chmurę lub mgłę.

Jeśli promień kropli R, wówczas pierwsze minimum dyfrakcyjne w promieniach równoległych obserwuje się pod kątem J = 0,61∙lçR(patrz wzór 15.3). Tutaj l- długość fali światła. Wzory dyfrakcyjne poszczególnych kropli w równoległych wiązkach pokrywają się, w efekcie wzrasta intensywność pierścieni świetlnych.

Średnicę koron można wykorzystać do określenia wielkości kropelek w chmurze. Im większe krople (więcej R), tym mniejszy jest rozmiar kątowy pierścienia. Największe pierścienie obserwuje się już z najmniejszych kropli. W odległości kilku kilometrów pierścienie dyfrakcyjne są nadal zauważalne, gdy wielkość kropel wynosi co najmniej 5 mikronów. W tym przypadku J maks. = 0,61 lçR≈ 5 ¸ 6°.

Kolor jasnych pierścieni koron jest bardzo słaby. Kiedy jest to zauważalne, zewnętrzna krawędź pierścieni ma czerwonawy kolor. Oznacza to, że rozkład kolorów w koronach jest odwrotny do rozkładu kolorów w pierścieniach aureoli. Oprócz wymiarów kątowych umożliwia to również rozróżnienie koron i aureoli. Jeśli w atmosferze znajdują się kropelki o szerokim zakresie rozmiarów, wówczas pierścienie koron, zachodzące na siebie, tworzą ogólny jasny blask wokół dysku źródła światła. To promieniowanie nazywa się aureola.

11. Błękitny kolor nieba i szkarłatny kolor świtu. Kiedy Słońce znajduje się nad horyzontem, bezchmurne niebo wydaje się niebieskie. Faktem jest, że z promieni widma słonecznego, zgodnie z prawem Rayleigha I diss ~ 1 /l Najbardziej intensywnie rozproszone są 4 krótkie promienie niebieskie, cyjanowe i fioletowe.

Jeśli Słońce znajduje się nisko nad horyzontem, z tego samego powodu jego dysk jest postrzegany jako szkarłatnoczerwony. Ze względu na intensywne rozpraszanie światła krótkofalowego do obserwatora docierają głównie słabo rozproszone promienie czerwone. Rozpraszanie promieni wschodzącego lub zachodzącego Słońca jest szczególnie duże, ponieważ promienie pokonują duże odległości w pobliżu powierzchni Ziemi, gdzie stężenie rozpraszających cząstek jest szczególnie duże.

Poranny lub wieczorny świt – różowe zabarwienie części nieba bliskiej Słońcu – tłumaczy się dyfrakcyjnym rozpraszaniem światła na kryształkach lodu w górnych warstwach atmosfery oraz geometrycznym odbiciem światła od kryształów.

12. Migoczące gwiazdy- Są to gwałtowne zmiany jasności i koloru gwiazd, szczególnie zauważalne w pobliżu horyzontu. Migotanie gwiazd spowodowane jest załamaniem promieni w szybko przepływających strumieniach powietrza, które ze względu na różną gęstość mają różne współczynniki załamania światła. Dzięki temu warstwa atmosfery, przez którą przechodzi wiązka, zachowuje się jak soczewka o zmiennej ogniskowej. Może to być zbieranie lub rozpraszanie. W pierwszym przypadku światło jest skoncentrowane, jasność gwiazdy wzrasta, w drugim światło jest rozproszone. Taka zmiana znaku jest rejestrowana nawet setki razy na sekundę.

Na skutek rozproszenia wiązka rozpada się na promienie o różnych barwach, które podążają różnymi drogami i mogą się od siebie różnić, im niżej gwiazda znajduje się nad horyzontem. Odległość między fioletowymi i czerwonymi promieniami jednej gwiazdy na powierzchni Ziemi może sięgać 10 metrów. W rezultacie obserwator widzi ciągłą zmianę jasności i koloru gwiazdy.

Zjawiska optyczne w przyrodzie: odbicie, tłumienie, całkowite wewnętrzne odbicie, tęcza, miraż.

Rosyjski Państwowy Uniwersytet Rolniczy Moskiewska Akademia Rolnicza im. K.A. Timiryazeva

Temat: Zjawiska optyczne w przyrodzie

Wykonano

Bachtina Tatiana Igoriewna

Nauczyciel:

Momdzhi Siergiej Georgiewicz

Moskwa, 2014

1. Rodzaje zjawisk optycznych

3. Całkowite wewnętrzne odbicie

Wniosek

1. Rodzaje zjawisk optycznych

Zjawisko optyczne każdego widzialnego zdarzenia jest wynikiem oddziaływania światła i mediów materialnych o charakterze fizycznym i biologicznym. Przykładem zjawiska optycznego jest zielona wiązka światła.

Typowe zjawiska optyczne często występują w wyniku interakcji światła słonecznego lub księżyca z atmosferą, chmurami, wodą, pyłem i innymi cząsteczkami. Niektóre z nich, podobnie jak zielony promień światła, są zjawiskiem tak rzadkim, że czasami uważa się je za mityczne.

Do zjawisk optycznych zalicza się te, które wynikają z właściwości optycznych atmosfery, reszty przyrody (inne zjawiska); z obiektów o charakterze naturalnym lub ludzkim (efekty optyczne), w przypadku których nasze oczy mają entoptyczną naturę zjawisk.

Istnieje wiele zjawisk, które powstają w wyniku kwantowej lub falowej natury światła. Niektóre z nich są dość subtelne i można je zaobserwować jedynie poprzez precyzyjne pomiary przy użyciu instrumentów naukowych.

W swojej pracy chcę rozważać i mówić o zjawiskach optycznych związanych ze zwierciadłami (odbicie, tłumienie) i zjawiskach atmosferycznych (miraż, tęcza, zorze), z którymi często spotykamy się na świecie. Życie codzienne.

2. Lustrzane zjawiska optyczne

Moje światło, lustro, powiedz mi...

Jeśli przyjmiemy prostą i precyzyjną definicję, to lustro to gładka powierzchnia zaprojektowana tak, aby odbijała światło (lub inne promieniowanie). Najbardziej znanym przykładem jest lustro płaskie.

Współczesna historia luster sięga XIII wieku, a dokładniej roku 1240, kiedy Europa nauczyła się dmuchać naczynia szklane. Wynalezienie prawdziwego lustra szklanego datuje się na rok 1279, kiedy franciszkanin John Peckham opisał metodę powlekania szkła cienką warstwą cyny.

Oprócz luster wymyślonych i stworzonych przez człowieka, lista powierzchni odbijających światło jest długa i obszerna: powierzchnia zbiornika, czasem lód, czasem polerowany metal, po prostu szkło, jeśli spojrzeć na to pod pewnym kątem, ale mimo to jest to sztuczne lustro, które można nazwać praktycznie idealną powierzchnią odbijającą.

Zasada toru promieni odbitych od zwierciadła jest prosta, jeśli zastosujemy prawa optyki geometrycznej, nie biorąc pod uwagę falowej natury światła. Promień światła pada na powierzchnię lustra (rozważamy zwierciadło całkowicie nieprzezroczyste) pod kątem alfa do normalnej (prostopadłej) narysowanej do punktu padania promienia na zwierciadło. Kąt odbitej wiązki będzie równy tej samej wartości - alfa. Promień padający na zwierciadło pod kątem prostym do płaszczyzny zwierciadła zostanie odbity z powrotem na siebie.

W przypadku najprostszego - płaskiego - lustra obraz będzie umiejscowiony za lustrem symetrycznie do obiektu względem płaszczyzny lustra, będzie pozorny, prosty i tej samej wielkości co sam przedmiot.

To, że krajobraz odbity w stojącej wodzie nie różni się od rzeczywistego, a jedynie jest odwrócony do góry nogami, jest dalekie od prawdy. Jeśli ktoś późnym wieczorem spojrzy na to, jak lampy odbijają się w wodzie lub jak odbija się brzeg schodzący do wody, wówczas odbicie będzie mu się wydawać skrócone i całkowicie „zniknie”, jeśli obserwator znajdzie się wysoko nad powierzchnią wody woda. Nigdy też nie widać odbicia wierzchołka kamienia, którego część jest zanurzona w wodzie. Krajobraz wydaje się obserwatorowi tak, jakby był oglądany z punktu znajdującego się tak głęboko pod powierzchnią wody, jak oko obserwatora znajduje się nad powierzchnią. Różnica między krajobrazem a jego obrazem maleje w miarę zbliżania się oka do powierzchni wody, a także w miarę oddalania się obiektu. Ludzie często myślą, że odbicie krzewów i drzew w stawie ma jaśniejsze kolory i bogatsze odcienie. Cechę tę można również zauważyć obserwując odbicie obiektów w lustrze. W tym przypadku percepcja psychologiczna odgrywa większą rolę niż fizyczna strona zjawiska. Rama lustra i brzegi stawu ograniczają niewielki obszar krajobrazu, chroniąc boczne widzenie człowieka przed nadmiarem rozproszonego światła pochodzącego z całego nieba i oślepiając obserwatora, to znaczy patrzy na niewielki obszar krajobraz jak przez ciemną, wąską rurę. Zmniejszenie jasności światła odbitego w porównaniu ze światłem bezpośrednim ułatwia obserwację nieba, chmur i innych jasno oświetlonych obiektów, które oglądane bezpośrednio są zbyt jasne dla oka.

3. Całkowite wewnętrzne odbicie światła

Pięknym widokiem jest fontanna, której wyrzucane strumienie są oświetlane od wewnątrz. Można to zobrazować w normalnych warunkach, wykonując następujący eksperyment. W wysokiej puszce na wysokości 5 cm od dna należy wywiercić okrągły otwór o średnicy 5-6 mm. Żarówkę wraz z oprawką należy starannie owinąć w papier celofanowy i umieścić naprzeciwko otworu. Musisz wlać wodę do słoika. Otwierając otwór otrzymamy strumień, który będzie oświetlony od środka. W ciemnym pomieszczeniu świeci jasno i wygląda bardzo efektownie. Strumieniu można nadać dowolny kolor umieszczając na drodze promieni świetlnych kolorowe szkło. Jeśli położysz palec na ścieżce strumienia, woda rozpryskuje się, a kropelki jasno świecą. Wyjaśnienie tego zjawiska jest dość proste. Promień światła przechodząc przez strumień wody uderza w zakrzywioną powierzchnię pod kątem większym niż kąt ograniczający, ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu, a następnie ponownie pada na przeciwną stronę strumienia pod kątem ponownie większym niż kąt ograniczający. Zatem wiązka przechodzi wzdłuż strumienia, uginając się wraz z nim. Ale gdyby światło zostało całkowicie odbite wewnątrz strumienia, nie byłoby widoczne z zewnątrz. Część światła jest rozpraszana przez wodę, pęcherzyki powietrza i znajdujące się w niej różne zanieczyszczenia, a także na skutek nierównej powierzchni strumienia, dzięki czemu jest widoczne z zewnątrz.

Podam tutaj fizyczne wyjaśnienie tego zjawiska. Niech bezwzględny współczynnik załamania światła pierwszego ośrodka będzie większy niż bezwzględny współczynnik załamania światła drugiego ośrodka n1 > n2, czyli ośrodek pierwszy będzie gęstszy optycznie. Tutaj bezwzględne wskaźniki mediów są odpowiednio równe:

Następnie, jeśli skierujemy wiązkę światła z ośrodka optycznie gęstszego do ośrodka optycznie słabszego, to wraz ze wzrostem kąta padania promień załamany zbliży się do granicy między obydwoma ośrodkami, następnie przejdzie wzdłuż tej granicy i ze przy dalszym wzroście kąta padania promień załamany zniknie, tj. wiązka padająca zostanie całkowicie odbita przez granicę między dwoma ośrodkami.

Kąt graniczny (alfa zero) to kąt padania, który odpowiada kątowi załamania wynoszącemu 90 stopni. W przypadku wody kąt graniczny wynosi 49 stopni. Dla szkła - 42 stopnie. Manifestacje w przyrodzie: - pęcherzyki powietrza na podwodnych roślinach wydają się lustrzane - krople rosy migają wielobarwnym światłem - „gra” diamentów w promieniach światła - powierzchnia wody w szklance będzie świecić patrząc od dołu przez ścianę szkła.

4. Atmosferyczne zjawiska optyczne

Miraż to zjawisko optyczne w atmosferze: odbicie światła przez granicę między warstwami powietrza znacznie różniącymi się gęstością. Dla obserwatora takie odbicie oznacza, że wraz z odległym obiektem (lub częścią nieba) widoczny jest jego wirtualny obraz, przesunięty względem niego.

Oznacza to, że miraż to nic innego jak gra promieni świetlnych. Faktem jest, że na pustyni ziemia bardzo się nagrzewa. Ale jednocześnie temperatura powietrza nad ziemią w różnych odległościach od niej jest bardzo zróżnicowana. Na przykład temperatura warstwy powietrza znajdującej się dziesięć centymetrów nad poziomem gruntu jest o 30-50 stopni niższa niż temperatura powierzchni.

Wszystkie prawa fizyki mówią: światło rozchodzi się w ośrodku jednorodnym po linii prostej. Jednak z takim ekstremalne warunki, prawo nie ma zastosowania. Co się dzieje? Przy takich różnicach temperatur promienie zaczynają się załamywać, a przy samej ziemi na ogół zaczynają się odbijać, tworząc w ten sposób iluzje, które zwykliśmy nazywać mirażami. Oznacza to, że powietrze w pobliżu powierzchni staje się lustrem.

Choć miraże kojarzą się zazwyczaj z pustyniami, często można je obserwować nad powierzchnią wody, w górach, a czasem nawet w dużych miastach. Innymi słowy, wszędzie tam, gdzie występują nagłe zmiany temperatury, można zaobserwować te bajeczne zdjęcia.

Zjawisko to jest dość powszechne. Na przykład na największej pustyni na naszej planecie rocznie obserwuje się około 160 tysięcy miraży.

Co ciekawe, choć miraże uważane są za dzieci pustyń, Alaska od dawna uznawana jest za niekwestionowanego lidera w ich występowaniu. Im zimniej, tym wyraźniejszy i piękniejszy jest obserwowany miraż.

Bez względu na to, jak powszechne jest to zjawisko, bardzo trudno jest je zbadać. Dlaczego? Tak, wszystko jest bardzo proste. Nikt nie wie, gdzie i kiedy się pojawi, jaki będzie i jak długo będzie żył.

Po pojawieniu się wielu różnych wzmianek o mirażach, naturalnie, należało je sklasyfikować. Okazało się, że pomimo całej ich różnorodności udało się wyróżnić tylko sześć rodzajów miraży: dolny (jezioro), górny (pojawiający się na niebie), boczny, „Fata Morgana”, miraże duchów i miraże wilkołaków.

Bardziej złożony rodzaj mirażu nazywa się Fata Morgana. Nie znaleziono jeszcze na to wyjaśnienia.

Dolny (jeziorny) miraż.

To najczęstsze miraże. Swoją nazwę otrzymali ze względu na miejsce pochodzenia. Obserwuje się je na powierzchni ziemi i wody.

Wyższe miraże (miraże widzenia na odległość).

Ten typ mirażu ma równie proste pochodzenie jak poprzedni typ. Jednak takie miraże są znacznie bardziej różnorodne i piękne. Pojawiają się w powietrzu. Najbardziej fascynujące z nich to słynne miasta duchów. Co ciekawe, przedstawiają one zazwyczaj obrazy obiektów – miast, gór, wysp – oddalonych o wiele tysięcy kilometrów.

Boczne miraże

Pojawiają się w pobliżu pionowych powierzchni silnie nagrzewanych przez słońce. Mogą to być skaliste brzegi morza lub jeziora, gdy brzeg jest już oświetlony przez Słońce, ale powierzchnia wody i powietrze nad nią są jeszcze zimne. Ten typ mirażu jest bardzo częstym zjawiskiem w Jeziorze Genewskim.

Fata Morgana

Fata Morgana to najbardziej złożony rodzaj mirażu. Jest to połączenie kilku form miraży. Jednocześnie obiekty ukazane na mirażu są wielokrotnie powiększone i dość zniekształcone. Co ciekawe, ten rodzaj mirażu wziął swoją nazwę od Morgany, siostry słynnego Artura. Rzekomo obraziła się na Lancelota za to, że ją odrzucił. Na jego złość osiedliła się w podwodnym świecie i zaczęła mścić się na wszystkich mężczyznach, zwodząc ich upiornymi wizjami

Fata Morgana zawiera liczne „ latający Holendrzy", które wciąż widują żeglarze. Zwykle pokazują statki oddalone od obserwatorów o setki, a nawet tysiące kilometrów.

Być może nie ma nic więcej do powiedzenia na temat rodzajów miraży.

Dodam, że choć jest to widok niezwykle piękny i tajemniczy, to jednocześnie bardzo niebezpieczny. Zabijam miraże i doprowadzam moje ofiary do szaleństwa. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku pustynnych miraży. A wyjaśnienie tego zjawiska nie ułatwia losu podróżników.

Ludzie jednak próbują z tym walczyć. Tworzą specjalne przewodniki, które wskazują miejsca, w których najczęściej pojawiają się miraże, a czasem także ich formy.

Nawiasem mówiąc, miraże uzyskuje się w warunkach laboratoryjnych.

Na przykład prosty eksperyment opublikowany w książce V.V. Mayra „Całkowite odbicie światła w prostych eksperymentach” (Moskwa, 1986), tutaj podano szczegółowy opis uzyskiwania modeli mirażów w różnych środowiskach. Miraże najłatwiej obserwować w wodzie (ryc. 2). Przymocuj ciemną, najlepiej czarną puszkę po kawie do dna naczynia z białym dnem. Patrząc od góry do dołu, niemal pionowo, wzdłuż ścianek, szybko przelej do słoika gorąca woda. Powierzchnia słoika od razu stanie się błyszcząca. Dlaczego? Faktem jest, że współczynnik załamania światła wody wzrasta wraz z temperaturą. Temperatura wody w pobliżu gorącej powierzchni słoika jest znacznie wyższa niż na odległość. Wiązka światła jest więc zakrzywiona w taki sam sposób, jak w przypadku miraży na pustyni lub na gorącym asfalcie. Słoik wydaje nam się błyszczący dzięki całkowitemu odbiciu światła.

Każdy projektant chce wiedzieć, skąd pobrać Photoshopa.

Atmosferyczne zjawisko optyczne i meteorologiczne obserwowane, gdy Słońce (czasami Księżyc) oświetla wiele kropelek wody (deszcz lub mgła). Tęcza wygląda jak wielobarwny łuk lub okrąg złożony z kolorów widma (od zewnętrznej krawędzi: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy). Jest to siedem kolorów zwyczajowo utożsamianych z tęczą w kulturze rosyjskiej, należy jednak pamiętać, że w rzeczywistości widmo jest ciągłe, a jego kolory płynnie przechodzą między sobą poprzez wiele odcieni pośrednich.

Środek okręgu opisanego tęczą leży na prostej przechodzącej przez obserwatora i Słońce, ponadto obserwując tęczę (w przeciwieństwie do aureoli) Słońce zawsze znajduje się za obserwatorem i nie ma możliwości jednoczesnego zobaczenia Słońce i tęcza bez użycia urządzeń optycznych. Dla obserwatora na ziemi tęcza zwykle wygląda jak łuk, część koła, a im wyższy punkt obserwacji, tym jest ona pełniejsza (z góry lub samolotu widać pełne koło). Kiedy Słońce wznosi się powyżej 42 stopni nad horyzontem, z powierzchni Ziemi nie widać tęczy.

Tęcze powstają, gdy światło słoneczne załamuje się i odbija od kropelek wody (deszczu lub mgły) unoszących się w atmosferze. Kropelki te w różny sposób załamują światło o różnych barwach (współczynnik załamania światła wody dla światła o większej długości fali (czerwonego) jest mniejszy niż dla światła o krótkiej długości fali (fioletu), dlatego światło czerwone jest najsłabiej odchylane o 137°30", a światło fioletowe najsilniej o 139 °20"). W efekcie światło białe ulega rozkładowi na widmo (następuje rozproszenie światła). Obserwator stojący tyłem do źródła światła widzi wielobarwną poświatę emanującą z przestrzeni po koncentrycznych okręgach (łukach).

Najczęściej obserwuje się tęczę pierwotną, w której światło ulega jednemu wewnętrznemu odbiciu. Ścieżkę promieni pokazano na rysunku w prawym górnym rogu. W tęczy pierwotnej kolor czerwony znajduje się poza łukiem, a jego promień kątowy wynosi 40-42°.

Czasami wokół pierwszej tęczy można zobaczyć inną, mniej jasną tęczę. Jest to tęcza wtórna, która powstaje w wyniku dwukrotnego odbicia światła w kroplach. W tęczy wtórnej kolejność kolorów jest „odwrócona” – fiolet znajduje się na zewnątrz, a czerwień wewnątrz. Promień kątowy tęczy wtórnej wynosi 50-53°. Niebo pomiędzy dwiema tęczami jest zwykle zauważalnie ciemniejsze i jest to obszar zwany Pasem Aleksandra.

Pojawienie się tęczy trzeciego rzędu w warunkach naturalnych jest niezwykle rzadkie. Uważa się, że w ciągu ostatnich 250 lat powstało zaledwie pięć doniesień naukowych z obserwacji tego zjawiska. Tym bardziej zaskakujące jest pojawienie się w 2011 roku komunikatu, że tęczę czwartego rzędu można nie tylko zaobserwować, ale także zarejestrować ją na fotografii. W warunkach laboratoryjnych możliwe jest uzyskanie tęczy znacznie wyższych rzędów. I tak w artykule opublikowanym w 1998 roku stwierdzono, że autorom, wykorzystując promieniowanie laserowe, udało się uzyskać tęczę dwusetnego rzędu.

Światło tęczy pierwotnej jest w 96% spolaryzowane wzdłuż kierunku łuku. Światło tęczy wtórnej jest spolaryzowane w 90%.

W jasny księżycowa noc Z księżyca można też zobaczyć tęczę. Ponieważ receptory słabego światła ludzkiego oka – „pręciki” – nie postrzegają kolorów, księżycowa tęcza wydaje się biaława; Im jaśniejsze światło, tym bardziej „kolorowa” tęcza (receptory koloru - „szyszki”) jest objęta jego postrzeganiem.

W pewnych okolicznościach można zobaczyć tęczę podwójną, odwróconą, a nawet pierścieniową. W rzeczywistości są to zjawiska innego procesu - załamania światła w kryształkach lodu rozproszonych w atmosferze i należące do halo. Aby odwrócona tęcza (łuk zenitalny, łuk zenitowy - jeden z rodzajów halo) pojawiła się na niebie, potrzebne są określone warunki pogodowe, charakterystyczne dla bieguna północnego i południowego. Odwrócona tęcza powstaje w wyniku załamania światła przechodzącego przez lód cienkiej kurtyny chmur na wysokości 7–8 tysięcy metrów. Kolory w takiej tęczy są również ułożone odwrotnie: fioletowy jest na górze, a czerwony na dole.

Zorze polarne

Zorza polarna to blask (luminescencja) górnych warstw atmosfer planet z magnetosferą w wyniku ich interakcji z naładowanymi cząsteczkami wiatru słonecznego.

W bardzo ograniczonym obszarze górnych warstw atmosfery zorze mogą być powodowane przez niskoenergetyczne naładowane cząstki wiatru słonecznego przedostające się do polarnej jonosfery przez północne i południowe wierzchołki polarne. Na półkuli północnej zorze Caspen można obserwować nad Spitsbergenem w godzinach popołudniowych.

Kiedy energetyczne cząstki warstwy plazmy zderzają się z górną atmosferą, wzbudzane są atomy i cząsteczki gazów wchodzących w jej skład. Promieniowanie wzbudzonych atomów mieści się w zakresie widzialnym i jest obserwowane jako zorza polarna. Widma zorzy zależą od składu atmosfer planet: np. jeśli dla Ziemi najjaśniejsze są linie emisyjne wzbudzonego tlenu i azotu w zakresie widzialnym, to dla Jowisza - linie emisyjne wodoru w ultrafiolecie.

Ponieważ jonizacja przez cząstki naładowane najskuteczniej zachodzi na końcu drogi cząstki, a gęstość atmosfery maleje wraz ze wzrostem wysokości zgodnie ze wzorem barometrycznym, wysokość pojawiania się zorzy zależy dość silnie od parametrów atmosfery planety, więc dla Ziemi jest jej dość złożony skład W atmosferze czerwoną poświatę tlenu obserwuje się na wysokościach 200-400 km, a łączną poświatę azotu i tlenu obserwuje się na wysokości ~110 km. Ponadto czynniki te determinują kształt zórz polarnych - rozmyta górna i dość ostra dolna granica.

Zorze obserwuje się głównie na dużych szerokościach geograficznych obu półkul w owalnych strefach-pasach otaczających ziemskie bieguny magnetyczne - owale zorzowe. Średnica owali zorzowych podczas spokojnego Słońca wynosi ~ 3000 km, po stronie dziennej granica strefy znajduje się 10-16° od bieguna magnetycznego, po stronie nocnej - 20-23°. Ponieważ bieguny magnetyczne Ziemi są oddalone od biegunów geograficznych o ~12°, zorze polarne obserwuje się na szerokościach 67-70°, jednakże w okresach aktywności słonecznej owal zorzy rozszerza się i zorze można obserwować na niższych szerokościach geograficznych - 20° -25° na południe lub północ od granic ich zwyczajowej manifestacji. Na przykład na wyspie Stewart, która leży dopiero na 47° równoleżnika, zorze polarne występują regularnie. Maorysi nazywali go nawet „Płonącymi”.

W widmie zorzy ziemskiej najbardziej intensywne promieniowanie pochodzi od głównych składników atmosfery - azotu i tlenu, a ich linie emisyjne obserwuje się zarówno w stanie atomowym, jak i molekularnym (cząsteczki neutralne i jony molekularne). Najbardziej intensywne są linie emisyjne cząsteczek tlenu atomowego i zjonizowanego azotu.

Świecenie tlenu wynika z emisji wzbudzonych atomów w stanach metastabilnych o długości fali 557,7 nm (linia zielona, czas życia 0,74 s) i dubletu 630 i 636,4 nm (obszar czerwony, czas życia 110 s). W rezultacie czerwony dublet jest emitowany na wysokościach 150-400 km, gdzie ze względu na duże rozrzedzenie atmosfery tempo wygaszania stanów wzbudzonych podczas zderzeń jest niewielkie. Zjonizowane cząsteczki azotu emitują przy 391,4 nm (bliski ultrafiolet), 427,8 nm (fiolet) i 522,8 nm (zielony). Jednak każde zjawisko ma swój własny, niepowtarzalny zasięg, ze względu na swoją nietrwałość skład chemiczny czynniki atmosferyczne i pogodowe.

Widmo zorzy zmienia się wraz z wysokością i w zależności od linii emisyjnych dominujących w widmie zorzy, zorze dzieli się na dwa typy: zorze wysokogórskie typu A z przewagą linii atomowych oraz zorze typu B na stosunkowo małych wysokościach ( 80-90 km) z przewagą linii molekularnych w widmie w wyniku wygaszania w wyniku zderzeń atomowych stanów wzbudzonych w stosunkowo gęstej atmosferze na tych wysokościach.

Zorze występują zauważalnie częściej wiosną i jesienią niż zimą i latem. Częstotliwość szczytowa występuje w okresach najbliższych równonocy wiosennej i jesiennej. Podczas zorzy w krótkim czasie uwalniana jest ogromna ilość energii. I tak podczas jednego z zaburzeń zarejestrowanych w 2007 roku wyemitowano 5,1014 dżuli, czyli mniej więcej tyle samo, co podczas trzęsienia ziemi o sile 5,5.

Obserwowana z powierzchni Ziemi zorza polarna pojawia się jako ogólna, szybko zmieniająca się poświata nieba lub poruszające się promienie, paski, korony lub „zasłony”. Czas trwania zorzy polarnej waha się od kilkudziesięciu minut do kilku dni.

Uważano, że zorze polarne na półkuli północnej i południowej są symetryczne. Jednakże jednoczesna obserwacja zorzy polarnej w maju 2001 roku z kosmosu z północy i bieguny południowe pokazało, że zorza polarna i południowa znacznie się od siebie różnią.

tęcza kwantowa światła optycznego

Wniosek

Naturalne zjawiska optyczne są bardzo piękne i różnorodne. W starożytności, kiedy ludzie nie rozumieli swojej natury, nadawali im mistyczne, magiczne i religijne znaczenia, bali się ich i bali. Ale teraz, kiedy już jesteśmy w stanie wytworzyć każde ze zjawisk własnymi rękami w warunkach laboratoryjnych (a czasem nawet prowizorycznych) prymitywna groza odeszła w niepamięć, a na co dzień z radością możemy dostrzec błyskającą na niebie tęczę, udać się na północ podziwiać zorzę polarną i z ciekawością odnotować migoczący tajemniczy miraż pustynia. A lustra stały się jeszcze bardziej znaczącą częścią naszego codziennego życia - zarówno w życiu codziennym (na przykład w domu, w samochodach, w kamerach wideo), jak i w różnych instrumentach naukowych: spektrofotometrach, spektrometrach, teleskopach, laserach, sprzęcie medycznym.

Podobne dokumenty

Co to jest optyka? Jej rodzaje i rola w rozwoju fizyki współczesnej. Zjawiska związane z odbiciem światła. Zależność współczynnika odbicia od kąta padania światła. Okulary ochronne. Zjawiska związane z załamaniem światła. Tęcza, miraż, zorze.

streszczenie, dodano 01.06.2010

Rodzaje optyki. Atmosfera ziemska przypomina układ optyczny. Zachód słońca. Zmiana koloru na niebie. Tworzenie się tęczy, różnorodność tęcz. Zorze polarne. Wiatr słoneczny przyczyną zórz polarnych. Miraż. Tajemnice zjawisk optycznych.

praca na kursie, dodano 17.01.2007

Poglądy starożytnych myślicieli na naturę światła oparte na najprostszych obserwacjach zjawisk przyrodniczych. Elementy pryzmatyczne i materiały optyczne. Wykazanie wpływu współczynników załamania światła materiału pryzmatu i otoczenia na zjawisko załamania światła w pryzmacie.

praca na kursie, dodano 26.04.2011

Badanie korpuskularnej i falowej teorii światła. Badanie warunków maksimów i minimów wzoru interferencyjnego. Dodanie dwóch fal monochromatycznych. Długość fali i kolor światła odbieranego przez oko. Lokalizacja prążków interferencyjnych.

streszczenie, dodano 20.05.2015

Zjawiska związane z załamaniem, dyspersją i interferencją światła. Miraże widzenia na odległość. Dyfrakcyjna teoria tęczy. Tworzenie się halo. Efekt pyłu diamentowego. Zjawisko „złamanej wizji”. Obserwacja parhelii, koron i zorzy polarnej na niebie.

prezentacja, dodano 14.01.2014

Dyfrakcja fal mechanicznych. Związek zjawisk interferencji światła na przykładzie doświadczenia Junga. Zasada Huygensa-Fresnela, będąca głównym postulatem teorii fal, umożliwiająca wyjaśnienie zjawisk dyfrakcyjnych. Granice stosowalności optyki geometrycznej.

prezentacja, dodano 18.11.2014

Teoria zjawiska. Dyfrakcja to zespół zjawisk zachodzących podczas propagacji światła w ośrodku o ostrych niejednorodnościach. Znalezienie i badanie funkcji rozkładu natężenia światła podczas dyfrakcji na okrągłym otworze. Matematyczny model dyfrakcji.

praca na kursie, dodano 28.09.2007

Podstawowe prawa zjawisk optycznych. Prawa propagacji prostoliniowej, odbicia i załamania światła, niezależność promieni świetlnych. Fizyczne zasady stosowania lasera. Zjawiska fizyczne oraz zasady działania generatora kwantowego spójnego światła.

prezentacja, dodano 18.04.2014

Cechy fizyki zjawisk świetlnych i falowych. Analiza niektórych ludzkich obserwacji właściwości światła. Istota praw optyki geometrycznej (prostoliniowa propagacja światła, prawa odbicia i załamania światła), podstawowe wielkości inżynierii oświetleniowej.

praca na kursie, dodano 13.10.2012

Badanie dyfrakcji, czyli zjawiska odchylenia światła od prostoliniowego kierunku propagacji przy przejściu w pobliżu przeszkód. Charakterystyka załamania fal świetlnych wokół granic ciał nieprzezroczystych i przenikania światła w obszar cienia geometrycznego.

Farajowa Leila

Często obserwujemy na niebie niewytłumaczalne zjawiska. Praca ta odsłania istotę zjawisk zachodzących w atmosferze ziemskiej.

Pobierać:

Zapowiedź:

Miejska placówka oświatowa „Szkoła średnia Peschanovskaya”

VI regionalna konferencja naukowo-praktyczna

Zjawiska optyczne w atmosferze

6. klasa Miejska placówka oświatowa „Szkoła średnia Peschanovskaya”

Kierownik:

Makowczuk Tatiana Giennadiewna

Nauczyciel fizyki

S. Peschanoye

2010

Wprowadzenie 3

Atmosfera ziemska jako układ optyczny 4

Rodzaje zjawisk optycznych 5

Wniosek 12

Literatura 13

Załącznik 14

Wstęp

Celem tej pracy jest rozważenie optycznych zjawisk atmosferycznych i ich natury fizycznej. Najbardziej dostępnymi i jednocześnie najbardziej kolorowymi zjawiskami optycznymi są zjawiska atmosferyczne. Ogromne pod względem skali, są efektem interakcji światła i atmosfery ziemskiej.

31 grudnia, w noc sylwestrową, w południowej części nieba, niedaleko wysoko nad horyzontem, można było zaobserwować niezwykłe zjawisko. W centrum znajduje się dysk słońca i dwa kolejne po bokach, a nad nimi widać tęczową poświatę. Był to bardzo piękny i hipnotyzujący widok. Od razu zainteresowałem się tym, czym jest, jak powstaje, dlaczego i jakie inne zjawiska mogą zachodzić w atmosferze? To niezwykłe zjawisko atmosferyczne stało się podstawą mojej pracy.

Atmosfera ziemska jako układ optyczny

Nasza planeta jest otoczona gazową powłoką, którą nazywamy atmosferą. Mając największą gęstość w pobliżu powierzchni ziemi i stopniowo zmniejszając się w miarę wznoszenia, osiąga grubość ponad stu kilometrów. I nie jest to zamrożony ośrodek gazowy o jednorodnych danych fizycznych. Wręcz przeciwnie, atmosfera ziemska jest w ciągłym ruchu. Pod wpływem różnych czynników jego warstwy mieszają się, zmieniają gęstość, temperaturę, przezroczystość i przemieszczają się na duże odległości z różną prędkością.

Dla promieni światła pochodzących ze Słońca lub innych ciał niebieskich atmosfera ziemska jest rodzajem system optyczny przy stale zmieniających się parametrach. Znajdując się na ich drodze, odbija część światła, rozprasza je, przepuszcza przez całą grubość atmosfery, zapewniając oświetlenie powierzchni ziemi, w określonych warunkach rozkłada je na składowe i załamuje bieg promieni, powodując w ten sposób różne zjawiska atmosferyczne. Najbardziej niezwykłe kolorowe to zachody słońca, tęcze, zorza polarna, miraże, aureole słoneczne i księżycowe i wiele innych.

Rodzaje zjawisk optycznych

Istnieje wiele rodzajów zjawisk optycznych. Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

Aureola

(z greckiχαλοσ - „okrąg”, „dysk”; Również aura, aureola, halo) to zjawisko załamania i odbicia światła w kryształkach lodu górnych chmur. Są to jasne lub tęczowe kręgi wokół Słońca lub Księżyca, oddzielone od źródła światła ciemną szczeliną. Aureole są często obserwowane na czołach cyklonów i dlatego mogą służyć jako oznaka ich zbliżania się. Czasami można zobaczyć aureole księżycowe.

Kryształki lodu pojawiające się w powietrzu, gdy zamarzają kropelki wody, przybierają zwykle jedną z trzech postaci sześciobocznych regularnych pryzmatów (ryc. 1 A): pryzmatów, których długość jest bardzo duża w porównaniu z ich przekrojem; Są to dobrze znane igły lodowe, które w mroźne zimowe dni unoszą się masowo w najniższych warstwach atmosfery.

A B C.

(ryc. 1)

Igły takie, opadając swobodnie w powietrzu, ustawione są pionowo swoją długą osią. Płaszczyzny tych kryształów, które wirują i stopniowo opadają na ziemię, są przez większość czasu zorientowane równolegle do powierzchni. O wschodzie lub zachodzie słońca linia wzroku obserwatora może przechodzić przez tę właśnie płaszczyznę, a każdy kryształ może działać jak miniaturowa soczewka załamująca światło słoneczne.

W innych typach pryzmatów wysokość jest bardzo mała w porównaniu do przekroju; następnie otrzymuje się sześcioboczne płaskie tabletki (ryc. 1B.). Czasami ostatecznie kryształki lodu przybierają postać pryzmatu, którego przekrój poprzeczny to gwiazda sześcioramienna (ryc. 1 B.). Padając na kryształki lodu, promień światła, w zależności od rodzaju kryształu i jego położenia względem promienia, może bezpośrednio przez niego przechodzić lub przechodzić przez niego bez załamania, albo promienie muszą ulegać w nich nie tylko załamaniu, ale także całemu szeregowi kompletny wewnętrzne odbicia. W rzeczywistości bardzo rzadko zdarza się oczywiście obserwować zjawisko, którego wszystkie części byłyby jednakowo jasne i wyraźnie widoczne: zwykle jedna lub druga jego część jest jaśniejsza i bardziej charakterystyczna, pozostałe albo są obserwowane bardzo słabo lub nawet nieobecny.

Zwykły okrąg lub małe halo to jasny okrąg otaczający gwiazdę, którego promień wynosi około 22°. Wewnątrz ma kolor czerwonawy, następnie żółty jest słabo widoczny, następnie kolor zmienia się w biały i stopniowo łączy się z ogólnym niebieskawym odcieniem nieba.Przestrzeńwewnątrz okręgu wydaje się stosunkowo ciemno; wewnętrzna granica okręgu jest ostro zarysowana. Krąg ten powstaje w wyniku załamania światła w igłach lodowych lecących w powietrzu w różnych pozycjach. Kąt minimalnego odchylenia promieni w pryzmacie lodowym wynosi około 22°, zatem wszystkie promienie przechodzące przez kryształy powinny wydawać się obserwatorowi odchylone od źródła światła o co najmniej 22°; stąd ciemność przestrzeń wewnętrzna. Kolor czerwony, jako najmniej załamany, będzie także wydawał się najmniej odbiegający od źródła światła; następnie żółty; pozostałe promienie mieszając się ze sobą dają wrażenie koloru białego. Mniej powszechne jest halo o promieniu kątowym 46°, położone koncentrycznie wokół halo 22°. Jego wewnętrzna strona ma również czerwonawy odcień. Powodem tego jest również załamanie światła, które w tym przypadku występuje w igłach lodowych skierowanych w stronę ciała pod kątem 90°; Okrąg ten jest zwykle jaśniejszy od małego, ale kolory w nim są wyraźniej od siebie oddzielone. Szerokość pierścienia takiego halo przekracza 2,5 stopnia. Zarówno aureola 46-stopniowa, jak i 22-stopniowa jest najjaśniejsza na górze i na dole pierścienia. Rzadkie 90-stopniowe halo to słabo świecący, prawie bezbarwny pierścień, który ma wspólny środek z dwoma innymi aureolami. Jeśli jest kolorowy, będzie miał czerwony kolor na zewnątrz pierścienia. Mechanizm powstawania tego typu halo nie jest w pełni poznany.

Często można zaobserwować aureolę księżycową.Jest to dość powszechny widok i ma miejsce, gdy niebo jest pokryte wysokimi, cienkimi chmurami z milionami maleńkich kryształków lodu. Każdy kryształ lodu działa jak miniaturowy pryzmat. Większość kryształów ma kształt wydłużonych sześciokątów. Światło wpada przez jedną przednią powierzchnię takiego kryształu i wychodzi przez przeciwną powierzchnię o kącie załamania 22º .

Oglądanie zimy lampy uliczne, można zobaczyć aureolę wytwarzaną przez ich światło, oczywiście pod pewnymi warunkami, a mianowicie w mroźnym powietrzu nasyconym kryształkami lodu lub płatkami śniegu. Nawiasem mówiąc, podczas opadów śniegu może pojawić się również aureola Słońca w postaci dużej jasnej kolumny. Są takie zimowe dni, kiedy płatki śniegu wydają się unosić w powietrzu, a światło słoneczne uparcie przebija się przez cienkie chmury. Na tle wieczornego świtu filar ten czasami wygląda czerwonawo - jak odbicie odległego ognia. W przeszłości takie całkowicie nieszkodliwe zjawisko, jak widzimy, przerażało przesądnych ludzi.

Móc zobaczyć takie halo: jasny, tęczowy pierścień wokół Słońca. Ten pionowy okrąg pojawia się, gdy w atmosferze znajduje się wiele sześciokątnych kryształków lodu, które nie odbijają, ale załamują promienie słoneczne niczym szklany pryzmat. W tym przypadku większość promieni jest naturalnie rozproszona i nie dociera do naszych oczu. Ale część z nich, przechodząc przez te pryzmaty w powietrzu i załamując się, dociera do nas, więc widzimy tęczowy okrąg wokół Słońca. Jego promień wynosi około dwudziestu dwóch stopni. Zdarza się jeszcze częściej - czterdzieści sześć stopni.

Zauważono, że okrąg halo jest zawsze jaśniejszy po bokach. Dzieje się tak, ponieważ przecinają się tutaj dwie aureole - pionowa i pozioma. A fałszywe słońca najczęściej powstają właśnie na przecięciu. Najkorzystniejsze warunki do pojawienia się fałszywych słońc występują, gdy Słońce znajduje się nisko nad horyzontem i część pionowego koła nie jest już dla nas widoczna.

Jakie kryształy biorą udział w tym „przedstawieniu”?

Odpowiedź na to pytanie dały specjalne eksperymenty. Okazało się, że fałszywe Słońca pojawiają się dzięki sześciokątnym kryształkom lodu, przypominającym... paznokcie. Unoszą się pionowo w powietrzu, załamując światło bocznymi ścianami.

Trzecie „słońce” pojawia się, gdy nad prawdziwym słońcem widoczna jest tylko górna część koła halo. Czasem jest to odcinek łuku, czasem jasna plama o nieokreślonym kształcie. Czasami fałszywe słońca są tak jasne jak samo słońce. Obserwując je, starożytni kronikarze pisali o trzech słońcach, odciętych ognistych głowach itp.

W związku z tym zjawiskiem w historii ludzkości odnotowano ciekawy fakt. W 1551 roku niemieckie miasto Magdeburg zostało oblężone przez wojska króla hiszpańskiego Karola V. Obrońcy miasta nie ustępowali, a oblężenie trwało ponad rok. Wreszcie zirytowany król wydał rozkaz przygotowania się do zdecydowanego ataku. Ale wtedy wydarzyło się coś bezprecedensowego: na kilka godzin przed atakiem nad oblężonym miastem zaświeciły trzy słońca. Śmiertelnie przerażony król uznał, że Magdeburg jest chroniony przez niebo i nakazał zniesienie oblężenia.

Tęcza jest zjawiskiem optycznym zachodzącym w atmosferze i mającym postać wielobarwnego łuku na firmamencie.

W wierzeniach religijnych starożytnych ludów tęczy przypisywano rolę pomostu między ziemią a niebem. W mitologii grecko-rzymskiej znana jest nawet szczególna bogini tęczy - Irys. Greccy naukowcy Anaksymenes i Anaksagoras wierzyli, że tęcze powstają w wyniku odbicia Słońca w ciemnej chmurze. Arystoteles przedstawił idee dotyczące tęczy w specjalnym rozdziale swojej Meteorologii. Uważał, że tęcza powstaje w wyniku odbicia światła, ale nie tylko od całej chmury, ale od jej kropli.

W 1637 roku sławny Filozof francuski i naukowiec Kartezjusz dał teoria matematyczna tęcza oparta na załamaniu światła. Następnie teorię tę uzupełnił Newton na podstawie swoich eksperymentów z rozkładem światła na kolory za pomocą pryzmatu. Teoria Kartezjusza, uzupełniona przez Newtona, nie potrafiła wyjaśnić jednoczesnego istnienia kilku tęcz, ich różnej szerokości, obowiązkowego braku pewnych kolorów w pasach kolorów, ani wpływu wielkości kropelek chmur na pojawienie się zjawiska. Dokładną teorię tęczy, opartą na koncepcjach dyfrakcji światła, podał w 1836 roku angielski astronom D. Airy. Traktując zasłonę deszczu jako strukturę przestrzenną zapewniającą występowanie dyfrakcji, Airy wyjaśnił wszystkie cechy tęczy. Jego teoria w pełni zachowała swoje znaczenie dla naszych czasów.

Tęcza jest zjawiskiem optycznym pojawiającym się w atmosferze i wyglądającym jak wielobarwny łuk na firmamencie. Obserwuje się to w przypadkach, gdy promienie słoneczne oświetlają kurtynę deszczową znajdującą się po stronie nieba przeciwnej do Słońca. Środek łuku tęczy przebiega w kierunku linii prostej przechodzącej przez dysk słoneczny (nawet jeśli jest zasłonięty przed obserwacją przez chmury) i oko obserwatora, tj. w punkcie przeciwnym do Słońca. Łuk tęczy jest częścią okręgu opisanego wokół tego punktu o promieniu 42°30" (w wymiarze kątowym).

Ciekawe jest ułożenie kolorów tęczy. To jest zawsze stałe. Czerwony kolor tęczy głównej znajduje się na jej górnej krawędzi, fioletowy - na dolnej. Pomiędzy tymi skrajnymi kolorami pozostałe kolory następują po sobie w tej samej kolejności, co w widmie słonecznym. W zasadzie tęcza nigdy nie zawiera wszystkich kolorów widma. Najczęściej kolory niebieski, ciemnoniebieski i bogaty, czysty czerwony są nieobecne lub słabo wyrażone. Wraz ze wzrostem wielkości kropel deszczu paski kolorów tęczy zwężają się, a same kolory stają się bardziej nasycone. Przewaga odcieni zieleni w zjawisku zwykle wskazuje na późniejsze przejście na dobrą pogodę. Ogólny obraz kolorów tęczy jest zamazany, ponieważ tworzy ją rozszerzone źródło światła.

Sztucznie odtwarzając zjawisko w laboratorium, udało się uzyskać aż 19 tęcz. Nad zbiornikiem można zaobserwować dodatkowe tęcze, rozmieszczone niekoncentrycznie względem siebie. Dla jednego z nich źródłem światła jest Słońce, dla drugiego jego odbicie od powierzchni wody. W takich warunkach mogą pojawić się także tęcze ułożone „do góry nogami”. Nocą, przy świetle księżyca i mgle, w górach i na brzegach mórz można zobaczyć białą tęczę. Ten typ tęczy może również wystąpić, gdy mgła jest wystawiona na działanie światła słonecznego. Wygląda jak błyszczący biały łuk, pomalowany na żółto i pomarańczowo-czerwono na zewnątrz, a niebiesko-fioletowy od wewnątrz. Tęcze widać nie tylko w zasłonie deszczu. W mniejszej skali można go zobaczyć na kroplach wody w pobliżu wodospadów, fontann i na falach. W tym przypadku źródłem światła może być nie tylko Słońce i Księżyc, ale także reflektor.

Zorze polarne - blask (luminescencja) górnych warstw atmosfery planety z magnetosferą w wyniku jej interakcji z naładowanymi cząsteczkami wiatru słonecznego. W większości przypadków zorze mają zielony lub niebiesko-zielony odcień z okazjonalnymi plamami lub obwódką w kolorze różowym lub czerwonym. Zorze obserwuje się w dwóch głównych postaciach - w postaci wstęg i w postaci plam przypominających chmury. Intensywnym błyskom blasku często towarzyszą dźwięki przypominające hałas i trzaski. Zorze powodują silne zmiany w jonosferze, co z kolei wpływa na warunki komunikacji radiowej. W większości przypadków łączność radiowa ulega znacznemu pogorszeniu. Występują silne zakłócenia, a czasami całkowita utrata odbioru.

Miraż - każdy z nas widział najprostsze. Na przykład, gdy jedziesz po rozgrzanej drodze asfaltowej, daleko przed tobą wygląda jak tafla wody. I coś takiego już dawno nikogo nie dziwiło, bo miraż to nic innego jak atmosferyczne zjawisko optyczne, dzięki któremu w strefie widzenia pojawiają się obrazy obiektów, które w normalnych warunkach są ukryte przed obserwacją. Dzieje się tak, ponieważ światło ulega załamaniu podczas przechodzenia przez warstwy powietrza o różnej gęstości. W takim przypadku odległe obiekty mogą wydawać się uniesione lub obniżone w stosunku do ich rzeczywistego położenia, a także mogą ulec zniekształceniu i nabrać nieregularnych, fantastycznych kształtów.

Duchy Brocken - W niektórych rejonach globu, gdy cień obserwatora znajdującego się na wzgórzu o wschodzie lub zachodzie słońca padnie za nim na chmury znajdujące się w niewielkiej odległości, ujawnia się uderzający efekt: cień nabiera kolosalnych rozmiarów. Dzieje się tak na skutek odbicia i załamania światła przez maleńkie kropelki wody we mgle. Opisane zjawisko nosi nazwę szczytu w górach Harz w Niemczech.

Ogień Świętego Elma- świecące jasnoniebieskie lub fioletowe pędzle o długości od 30 cm do 1 m lub więcej, zwykle na szczytach masztów lub na końcach jardów statków na morzu. Czasami wydaje się, że całe takielunek statku jest pokryty fosforem i świeci. Ogień Świętego Elma czasami pojawia się na szczytach gór, a także na iglicach i ostre rogi wysokie budynki. Zjawisko to reprezentuje wyładowania elektryczne szczotkowe na końcach przewodników elektrycznych, gdy natężenie pola elektrycznego w otaczającej je atmosferze znacznie wzrasta.

Wniosek

Fizyczna natura światła interesuje ludzi od niepamiętnych czasów. Zanim jednak ukształtował się współczesny pogląd na naturę światła, a promień świetlny znalazł zastosowanie w życiu człowieka, zidentyfikowano, opisano, naukowo uzasadniono i potwierdzono eksperymentalnie wiele zjawisk optycznych, występujących wszędzie w atmosferze ziemskiej, począwszy od tęczy znanej dla wszystkich, po złożone, okresowe miraże. Ale mimo to dziwna gra świateł zawsze przyciągała i przyciąga ludzi. Ani kontemplacja zimowej aureoli, ani jasnego zachodu słońca, ani szerokiego pasa zorzy polarnej w połowie nieba, ani skromnej księżycowej ścieżki na powierzchni wody nie pozostawiają nikogo obojętnym. Wiązka światła przechodząca przez atmosferę naszej planety nie tylko ją oświetla, ale także nadaje jej niepowtarzalny wygląd, czyniąc ją piękną.

Oczywiście w atmosferze naszej planety występuje znacznie więcej zjawisk optycznych, o których mowa w tej pracy. Są wśród nich te, które są nam dobrze znane i zostały rozwiązane przez naukowców, a także te, które wciąż czekają na swoich odkrywców. I możemy mieć tylko nadzieję, że z biegiem czasu będziemy świadkami coraz większej liczby odkryć z zakresu optycznych zjawisk atmosferycznych, wskazujących na wszechstronność zwykłej wiązki światła.

Literatura

Bludov M.I. „Rozmowy o fizyce, część II” - M.: Edukacja, 1985

Bulat V.L. „Zjawiska optyczne w przyrodzie” - M .: Edukacja, 1974.

Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurow A.N. „Kurs fizyki ogólnej”- M.: Oświecenie, 1988

Korolev F.A. „Kurs fizyki” M., „Oświecenie” 1988

Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. „Fizyka 10 - M.: Edukacja, 1987

Tarasow L.V. „Fizyka w przyrodzie” - M.: Edukacja, 1988.

Tarasow L.V. „Fizyka w przyrodzie”- M.: Oświecenie, 1988

Trubnikov P.R. Pokusaev N.V. „Optyka i atmosfera - St. Petersburg: Edukacja, 2002.”

Szachmajew N.M. Shodiev D.Sh. „Fizyka 11 - M.: Edukacja, 1991.

Zasoby internetowe

Aplikacja

Jednym z najpiękniejszych zjawisk optycznych przyrody jest zorza polarna.

Najczęstsze są miraże jeziorne lub dolne

miraż, od dawna znane zjawisko naturalne...

fotografia, duch Brocken, cień góry widziany na tle wieczornych chmur:

Halo jest jednym z najpiękniejszych i niezwykłe zjawiska Natura

Atmosfera naszej planety jest dość interesującym układem optycznym, którego współczynnik załamania światła maleje wraz z wysokością ze względu na spadek gęstości powietrza. Zatem atmosferę ziemską można uznać za „soczewkę” o gigantycznych rozmiarach, powtarzającą kształt Ziemi i posiadającą monotonicznie zmienny współczynnik załamania światła.

Ta okoliczność prowadzi do pojawienia się całości szereg zjawisk optycznych w atmosferze, spowodowane załamaniem (załamaniem) i odbiciem (odbiciem) promieni w nim.

Rozważmy niektóre z najważniejszych zjawisk optycznych w atmosferze.

Refrakcja atmosferyczna

Refrakcja atmosferyczna- zjawisko krzywizna promienie świetlne podczas przejścia światła przez atmosferę.

Wraz z wysokością maleje gęstość powietrza (a tym samym współczynnik załamania światła). Wyobraźmy sobie, że atmosfera składa się z optycznie jednorodnych poziomych warstw, których współczynnik załamania światła zmienia się w zależności od warstwy (ryc. 299).

Ryż. 299. Zmiana współczynnika załamania światła w atmosferze ziemskiej

Kiedy wiązka światła rozchodzi się w takim układzie, zgodnie z prawem załamania, zostanie „wciśnięta” prostopadle do granicy warstwy. Jednak gęstość atmosfery nie zmniejsza się gwałtownie, ale w sposób ciągły, co prowadzi do gładkiej krzywizny i obrotu wiązki o kąt α podczas jej przechodzenia przez atmosferę.

W wyniku załamania atmosferycznego widzimy Księżyc, Słońce i inne gwiazdy nieco wyżej niż w rzeczywistości.

Z tego samego powodu długość dnia wzrasta (w naszych szerokościach geograficznych o 10-12 minut), a dyski Księżyca i Słońca na horyzoncie kurczą się. Co ciekawe, maksymalny kąt załamania wynosi 35 cali (dla obiektów w pobliżu horyzontu), co przekracza pozorny rozmiar kątowy Słońca (32 cale).

Z tego faktu wynika: w chwili, gdy widzimy, że dolna krawędź gwiazdy dotknęła linii horyzontu, w rzeczywistości dysk słoneczny znajduje się już poniżej horyzontu (ryc. 300).

Ryż. 300. Atmosferyczne załamanie promieni o zachodzie słońca

Migoczące gwiazdy

Migoczące gwiazdy związane również z astronomicznym załamaniem światła. Od dawna zauważono, że migotanie jest najbardziej zauważalne w gwiazdach znajdujących się blisko horyzontu. Prądy powietrza w atmosferze zmieniają z czasem gęstość powietrza, co prowadzi do pozornego migotania ciała niebieskiego. Astronauci na orbicie nie obserwują żadnego migotania.

Miraże

W gorących obszarach pustynnych lub stepowych oraz w obszarach polarnych silne nagrzewanie lub ochładzanie powietrza w pobliżu powierzchni ziemi prowadzi do pojawienia się miraże: Dzięki krzywiźnie promieni obiekty znajdujące się w rzeczywistości daleko za horyzontem stają się widoczne i wydają się bliskie.

Czasami zjawisko to nazywa się refrakcja ziemska. Występowanie miraży tłumaczy się zależnością współczynnika załamania światła powietrza od temperatury. Istnieją miraże niższe i wyższe.

Niższe miraże można zobaczyć w gorący letni dzień na dobrze rozgrzanej asfaltowej drodze: wydaje nam się, że przed nami są kałuże, których w rzeczywistości nie ma. W tym przypadku za „kałuże” przyjmujemy zwierciadlane odbicie promieni od nierównomiernie nagrzanych warstw powietrza znajdujących się w pobliżu „gorącego” asfaltu.

Górne miraże Wyróżniają się znaczną różnorodnością: w niektórych przypadkach dają obraz bezpośredni (ryc. 301, a), w innych - obraz odwrócony (ryc. 301, b), mogą być podwójne, a nawet potrójne. Cechy te związane są z różną zależnością temperatury powietrza i współczynnika załamania światła od wysokości.

Ryż. 301. Tworzenie miraży: a - miraż bezpośredni; b - odwrócony miraż

Tęcza

Opady atmosferyczne prowadzą do pojawienia się w atmosferze spektakularnych zjawisk optycznych. Tak więc podczas deszczu tworzy się niesamowity i niezapomniany widok tęcze, co tłumaczy się zjawiskiem różnego załamania (rozproszenia) i odbicia promieni słonecznych na najmniejszych kropelkach atmosfery (ryc. 302).

Ryż. 302. Tworzenie tęczy

W szczególnie udanych przypadkach możemy zobaczyć kilka tęczy na raz, w których kolejność kolorów jest odwrotna.

Promień światła biorący udział w tworzeniu tęczy ulega dwóm załamaniom i wielokrotnym odbiciom w każdej kropli deszczu. W tym przypadku, nieco upraszczając mechanizm powstawania tęczy, można powiedzieć, że kuliste krople deszczu pełnią rolę pryzmatu w eksperymencie Newtona dotyczącym rozkładu światła na widmo.

Ze względu na symetrię przestrzenną tęcza widoczna jest w postaci półkola o kącie rozwarcia około 42°, przy czym obserwator (ryc. 303) powinien znajdować się pomiędzy Słońcem a kroplami deszczu, tyłem do Słońca.

Różnorodność kolorów w atmosferze wyjaśniają wzory rozpraszanie światła na cząstkach różnej wielkości. W związku z faktem, że Kolor niebieski rozprasza bardziej niż czerwień - w ciągu dnia, gdy Słońce jest wysoko nad horyzontem, widzimy niebo błękitne. Z tego samego powodu w pobliżu horyzontu (o zachodzie lub wschodzie słońca) Słońce staje się czerwone i nie tak jasne jak w zenicie. Pojawienie się kolorowych chmur wiąże się także z rozpraszaniem światła przez znajdujące się w chmurze cząsteczki o różnej wielkości.

Literatura

Żyłko, V.V. Fizyka: podręcznik. dodatek dla klasy 11. ogólne wykształcenie instytucje z językiem rosyjskim język szkolenie z 12-letnim okresem studiów (podstawowym i zaawansowanym) / V.V. Żyłko, L.G. Markowicza. - Mińsk: Nar. Asveta, 2008. – s. 334-337.

Wybór redaktorów

Sałatka krabowa z serem – pięć najlepszych przepisów

Lekkie, smaczne sałatki z paluszkami krabowymi i jajkami można przygotować w pośpiechu. Lubię sałatki z paluszków krabowych, bo...

Kotlety w folii w piekarniku

Spróbujmy wymienić główne dania z mięsa mielonego w piekarniku. Jest ich mnóstwo, wystarczy powiedzieć, że w zależności od tego z czego jest wykonany...

Sałatka z paluszków krabowych z kukurydzą, serem i jajkiem Sałatka krabowa z twardym serem

Nie ma nic smaczniejszego i prostszego niż sałatki z paluszkami krabowymi. Niezależnie od tego, którą opcję wybierzesz, każda doskonale łączy w sobie oryginalny, łatwy...

Ziemniaki z mięsem mielonym w piekarniku w folii

Spróbujmy wymienić główne dania z mięsa mielonego w piekarniku. Jest ich mnóstwo, wystarczy powiedzieć, że w zależności od tego z czego jest wykonany...

Kotlety w folii w piekarniku

Pół kilograma mięsa mielonego równomiernie rozłożyć na blasze do pieczenia, piec w temperaturze 180 stopni; 1 kilogram mięsa mielonego - . Jak upiec mięso mielone...

Mięso mielone w folii w piekarniku z nadzieniem

Chcesz ugotować wspaniały obiad? Ale nie masz siły i czasu na gotowanie? Oferuję przepis krok po kroku ze zdjęciem porcji ziemniaków z mięsem mielonym...

Kasza perłowa pęczak z wołowiną

Jak powiedział mój mąż, próbując powstałego drugiego dania, to prawdziwa i bardzo poprawna owsianka wojskowa. Zastanawiałem się nawet, gdzie w...

Przepisy na pieczone jabłka z twarogiem, rodzynkami, miodem, orzechami i cynamonem

Zdrowy deser brzmi nudno, ale pieczone w piekarniku jabłka z twarogiem to rozkosz! Dzień dobry Wam drodzy goście! 5 zasad...

Z ziemniaków można uzyskać lepsze rezultaty

Czy ziemniaki tuczą? Co sprawia, że ziemniaki są wysokokaloryczne i niebezpieczne dla Twojej sylwetki? Metoda gotowania: smażenie, podgrzewanie gotowanych ziemniaków...

Nowy

Popularny