Pendant longtemps, des mirages, des silhouettes vacillantes dans l'air, ont alarmé et terrifié les gens. De nos jours, les scientifiques ont révélé de nombreux secrets de la nature, y compris des phénomènes optiques. Ils ne sont pas surpris par les mystères naturels, dont l'essence a longtemps été étudiée. Au lycée aujourd'hui, les phénomènes optiques sont enseignés en physique en 8e année, afin que tout élève puisse comprendre leur nature.
Concepts de base
Les scientifiques de l'Antiquité croyaient que l'œil humain voit en sentant les objets avec les tentacules les plus minces. L'optique à cette époque était l'étude de la vision.
Au Moyen Âge, l'optique étudiait la lumière et son essence.
Aujourd'hui, l'optique fait partie de la physique qui étudie la propagation de la lumière à travers divers milieux et son interaction avec d'autres substances. Toutes les questions liées à la vision sont étudiées par l'optique physiologique.
Les phénomènes optiques sont des manifestations d'actions diverses effectuées par des rayons de lumière. Ils sont étudiés par l'optique atmosphérique.
Processus inhabituels dans l'atmosphère
La planète Terre est entourée d'une enveloppe gazeuse appelée l'atmosphère. Son épaisseur est de plusieurs centaines de kilomètres. Plus près de la Terre, l'atmosphère est plus dense, dans la directionvers le haut est rare. Les propriétés physiques de la coquille atmosphérique changent constamment, les couches sont mélangées. Changer les températures. Densité, décalage de transparence.
Les rayons lumineux partent du Soleil et des autres corps célestes vers la Terre. Ils traversent l'atmosphère terrestre, qui leur sert de système optique spécifique, en modifiant ses caractéristiques. Les rayons lumineux réfléchissent, se dispersent, traversent l'atmosphère, illuminent la terre. Dans certaines conditions, la trajectoire des rayons est courbée, de sorte que divers phénomènes se produisent. Les physiciens considèrent les phénomènes optiques les plus originaux:
- coucher de soleil ensoleillé;
- apparition de l'arc-en-ciel;
- aurores boréales;
- mirage;
- halo.
Regardons-les de plus près.
Halo autour du Soleil
Le mot même "halo" en grec signifie "cercle". Quel phénomène optique le sous-tend ?
Halo est le processus de réfraction et de réflexion des rayons qui se produit dans les cristaux de nuages situés dans l'atmosphère. Le phénomène ressemble à des rayons lumineux proches du Soleil, limités par un intervalle sombre. Les halos se forment généralement avant les cyclones et peuvent être leurs précurseurs.
Les gouttes d'eau gèlent dans l'air et prennent la bonne forme prismatique à six côtés. Tout le monde connaît les glaçons apparaissant dans les basses couches atmosphériques. Au sommet, ces aiguilles de glace tombent librement dans une direction verticale. Les banquises cristallines tournent, descendant vers le sol, alors qu'elles ont un arrangement parallèle le longrapport à la terre. Une personne dirige sa vision à travers des cristaux, qui agissent comme des lentilles et réfractent la lumière.
Les autres prismes sont plats ou ressemblent à des étoiles à six rayons. Les rayons de lumière tombant sur les cristaux peuvent ne pas subir de réfraction ou subir un certain nombre d'autres processus. Il arrive rarement que tous les processus soient clairement visibles, généralement l'une ou l'autre partie du phénomène apparaît plus clairement, tandis que d'autres sont mal représentées.
Un petit halo est un cercle autour du soleil avec un rayon d'environ 22 degrés. La couleur du cercle est rougeâtre de l'intérieur, puis coule dans le jaune, le blanc et se mêle au bleu du ciel. La zone intérieure du cercle est sombre. Il se forme à la suite de la réfraction de la lumière dans les aiguilles de glace volant dans l'air. Les rayons dans les prismes sont déviés à un angle de 22 degrés, de sorte que ceux qui ont traversé les cristaux apparaissent à l'observateur déviés de 22 degrés. Par conséquent, l'intérieur apparaît sombre.
La couleur rouge est moins réfractée, montrant le moins dévié du soleil. La prochaine étape est jaune. Les autres rayons se mélangent et apparaissent blancs.
Il y a un halo de 46 degrés autour du halo de 22 degrés. Sa région interne est également rougeâtre car la lumière est réfractée dans des aiguilles de glace à 90 degrés face au soleil.
Le halo à 90 degrés est également connu, il brille faiblement, n'a presque pas de couleur ou est coloré en rouge à l'extérieur. Les scientifiques n'ont pas encore complètement étudié cette variété.
Halo autour de la Luneet autres espèces
Ce phénomène optique est souvent observé lorsqu'il y a des nuages légers et de nombreuses banquises cristallines miniatures dans le ciel. Chacun de ces cristaux est une sorte de prisme. Fondamentalement, leur forme est des hexagones allongés. La lumière pénètre dans la région cristalline avant et, sortant de la partie opposée, est réfractée de 22 degrés.
En hiver, un halo peut être vu dans l'air froid près des réverbères. Il apparaît à la lueur d'une lanterne.
Un halo autour du Soleil peut également se former dans l'air glacial et neigeux. Les flocons de neige sont dans l'air, la lumière traverse les nuages. Au coucher du soleil, cette lumière devient rouge. Au cours des siècles passés, les personnes superstitieuses étaient horrifiées par de tels phénomènes.
Le halo peut ressembler à un cercle de couleur arc-en-ciel autour du Soleil. Il apparaît s'il y a beaucoup de cristaux à six faces dans l'atmosphère, mais ils ne réfléchissent pas, mais réfractent les rayons du soleil. La plupart des rayons sont dispersés, n'atteignant pas nos yeux. Le reste des rayons atteint l'œil humain, et on remarque un cercle irisé autour du Soleil. Son rayon est d'environ 22 degrés ou 46 degrés.
Faux Soleil
Les scientifiques ont remarqué que le cercle du halo est toujours plus brillant sur les côtés. Cela s'explique par le fait que les halos verticaux et horizontaux se rencontrent ici. De faux soleils peuvent apparaître à leurs intersections. Cela se produit particulièrement souvent lorsque le Soleil est proche de l'horizon, moment auquel nous ne pouvons plus voir une partie du cercle vertical.
Le faux soleil est aussi un phénomène optique, une sorte de halo. Il apparaît en raison decristaux de glace à six faces, en forme d'ongles. De tels cristaux planent dans l'atmosphère dans une direction verticale, la lumière est réfractée sur leurs faces latérales.
Un troisième "soleil" peut également se former si seule la partie superficielle du cercle du halo est visible au-dessus du vrai soleil. Il peut s'agir d'un segment d'arc ou d'une tache lumineuse de forme incompréhensible. Parfois, les faux soleils sont si brillants qu'ils sont impossibles à distinguer du vrai Soleil.
Arc-en-ciel
Il s'agit d'un phénomène optique atmosphérique sous la forme d'un cercle incomplet de différentes couleurs.
Les religions de l'Antiquité considéraient l'arc-en-ciel comme un pont du ciel à la terre. Aristote croyait que l'arc-en-ciel apparaît en raison de la réflexion des gouttes de soleil. Quel phénomène optique peut encore plaire à une personne autant qu'un arc-en-ciel ?
Au 17ème siècle, Descartes a étudié la nature de l'arc-en-ciel. Plus tard, Newton a expérimenté la lumière et complété la théorie de Descartes, mais n'a pas pu comprendre la formation de plusieurs arcs-en-ciel, l'absence de nuances de couleurs individuelles en eux.
La théorie complète de l'arc-en-ciel a été présentée au 19e siècle par un astronome anglais, D. Erie. C'est lui qui a réussi à révéler tous les processus de l'arc-en-ciel. La théorie qu'il a développée est toujours acceptée aujourd'hui.
Un arc-en-ciel apparaît lorsque la lumière du soleil frappe un rideau d'eau de pluie dans la région du ciel opposée au Soleil. Le centre de l'arc-en-ciel est situé en un point situé de l'autre côté du Soleil, c'est-à-dire qu'il n'est pas visible à l'œil humain. L'arc de l'arc-en-ciel est la partie du cercle autour de ce point central.
Les couleurs de l'arc-en-ciel sont placées dans un certain ordre. Il est constant. Le rouge est sur le bord supérieur, le violet est sur le bas. Entre eux, les couleurs vont dans un arrangement strict. L'arc-en-ciel ne contient pas toutes les couleurs existantes. La prédominance du vert indique la transition vers des conditions météorologiques favorables.
Aurora Borealis
Il s'agit d'une lueur dans les couches magnétiques supérieures de l'atmosphère due à l'influence mutuelle des atomes et des éléments du vent solaire. Les aurores sont généralement vertes ou bleues avec des notes de rose et de rouge. Ils peuvent se présenter sous la forme d'un ruban ou d'une tache. Leurs rafales sont souvent accompagnées de sons bruyants.
Mirage
Les tromperies simples du mirage sont familières à tout le monde. Par exemple, lors de la conduite sur asph alte chauffé, un mirage apparaît comme une surface d'eau. Cela ne surprend personne. Quel phénomène optique explique l'apparition des mirages ? Arrêtons-nous sur cette question plus en détail.
Le mirage est un phénomène physique optique dans l'atmosphère, à la suite duquel l'œil voit des objets cachés dans des conditions normales. Cela est dû à la réfraction du faisceau lumineux lorsqu'il traverse les couches d'air. Les objets qui se trouvent à une distance considérable peuvent monter ou descendre par rapport à leur véritable emplacement, ou peuvent être déformés et prendre des formes bizarres.
Brocken Ghost
Il s'agit d'un phénomène dans lequel, au coucher ou au lever du soleil, l'ombre d'une personne qui se trouve sur une élévation acquiert des proportions incompréhensibles, car elle tombe sur les nuages qui se trouvent à proximité. Ceci s'expliqueréflexion et réfraction des rayons lumineux par les gouttelettes d'eau dans des conditions de brouillard. Le phénomène a été nommé d'après l'une des hauteurs des montagnes allemandes du Harz.
Feu de Saint-Elme
Ce sont des pinceaux lumineux de couleur bleue ou violette sur les mâts des navires de mer. Des lumières peuvent apparaître sur des hauteurs montagneuses, sur des bâtiments d'une hauteur impressionnante. Ce phénomène se produit en raison de décharges électriques aux extrémités des conducteurs dues au fait que la tension électrique augmente.
Ce sont les phénomènes optiques considérés dans les cours de 8e année. Parlons des appareils optiques.
Designs en optique
Les appareils optiques sont des appareils qui convertissent le rayonnement lumineux. Habituellement, ces appareils fonctionnent à la lumière visible.
Tous les appareils optiques peuvent être divisés en deux types:
- Appareils dans lesquels l'image est obtenue sur l'écran. Ce sont des caméras, des caméras, des appareils de projection.
- Appareils qui interagissent avec l'œil humain, mais ne forment pas d'images à l'écran. Ceci est une loupe, un microscope, des télescopes. Ces appareils sont considérés comme visuels.
Une caméra est un dispositif opto-mécanique utilisé pour obtenir des images d'un objet sur film. La conception de la caméra comprend une caméra et des lentilles qui forment la lentille. L'objectif crée une image miniature inversée de l'objet qui est capturé sur le film. Cela est dû à l'action de la lumière.
L'image est initialement invisible, mais grâce à la solution de développement, elle devient visible. Cette image s'appellenégatif, les endroits clairs y paraissent sombres et vice versa. Faites un positif à partir du négatif sur du papier photosensible. À l'aide d'un agrandisseur de photos, l'image est agrandie.
Une loupe est une lentille ou un système de lentilles conçu pour grossir des objets tout en les regardant. La loupe est placée à côté de l'œil, la distance à partir de laquelle l'objet est clairement vu est sélectionnée. L'utilisation d'une loupe est basée sur l'augmentation de l'angle de vue à partir duquel l'objet est vu.
Pour obtenir un grossissement plus angulaire, utilisez un microscope. Dans cet appareil, le grossissement des objets se produit grâce au système optique, composé d'une lentille et d'un oculaire. Tout d'abord, l'angle de vue est augmenté par l'objectif, puis par l'oculaire.
Nous avons donc examiné les principaux phénomènes et dispositifs optiques, leurs variétés et leurs caractéristiques.
