Երկար ժամանակ միրաժներ, թարթող ֆիգուրներ օդում, տագնապի ու սարսափի մեջ էին գցում մարդկանց։ Մեր օրերում գիտնականները բացահայտել են բնության բազմաթիվ գաղտնիքներ, այդ թվում՝ օպտիկական երեւույթներ։ Նրանց չեն զարմացնում բնական առեղծվածները, որոնց էությունը վաղուց ուսումնասիրված է։ Այսօր ավագ դպրոցում օպտիկական երևույթները դասավանդվում են ֆիզիկայում 8-րդ դասարանում, այնպես որ ցանկացած աշակերտ կարող է հասկանալ դրանց բնույթը։
Հիմնական հասկացություններ
Անտիկ ժամանակաշրջանի գիտնականները կարծում էին, որ մարդու աչքը տեսնում է՝ զգալով առարկաները ամենաբարակ շոշափուկներով: Օպտիկան այն ժամանակ տեսողության ուսումնասիրությունն էր։
Միջնադարում օպտիկան ուսումնասիրում էր լույսը և դրա էությունը:
Այսօր օպտիկան ֆիզիկայի մի մասն է, որն ուսումնասիրում է լույսի տարածումը տարբեր միջավայրերի միջոցով և դրա փոխազդեցությունը այլ նյութերի հետ: Տեսողության հետ կապված բոլոր հարցերն ուսումնասիրվում են ֆիզիոլոգիական օպտիկայի միջոցով։
Օպտիկական երևույթները լույսի ճառագայթների կողմից կատարվող տարբեր գործողությունների դրսևորումներ են։ Դրանք ուսումնասիրվում են մթնոլորտային օպտիկայի միջոցով։
Անսովոր գործընթացներ մթնոլորտում
Երկիր մոլորակը շրջապատված է գազային թաղանթով, որը կոչվում է մթնոլորտ: Նրա հաստությունը հարյուրավոր կիլոմետրեր է։ Երկրին ավելի մոտ մթնոլորտը ավելի խիտ է՝ ուղղությամբդեպի վեր նոսր է: Մթնոլորտային թաղանթի ֆիզիկական հատկությունները անընդհատ փոխվում են, շերտերը խառնվում են։ Փոխել ջերմաստիճանը. Խտություն, թափանցիկության տեղաշարժ։
Լույսի ճառագայթները Արևից և այլ երկնային մարմիններից գնում են դեպի Երկիր: Նրանք անցնում են Երկրի մթնոլորտով, որը նրանց համար ծառայում է որպես հատուկ օպտիկական համակարգ՝ փոխելով դրա բնութագրերը։ Լույսի ճառագայթներն անդրադարձնում են, ցրվում, անցնում մթնոլորտով, լուսավորում երկիրը։ Որոշակի պայմաններում ճառագայթների ճանապարհը թեքվում է, ուստի տարբեր երեւույթներ են տեղի ունենում։ Ֆիզիկոսները համարում են ամենաօրիգինալ օպտիկական երևույթները.
- արևի մայրամուտ;
- ծիածանի տեսքը;
- հյուսիսափայլ;
- միրաժ;
- հալո.
Եկեք ավելի մոտիկից նայենք դրանց։
Հալո Արեգակի շուրջ
Հենց «հալո» բառը հունարեն նշանակում է «շրջանակ»: Ո՞ր օպտիկական երևույթն է դրա հիմքում:
Հալոն ճառագայթների բեկման և արտացոլման գործընթացն է, որը տեղի է ունենում մթնոլորտի բարձր ամպերի բյուրեղներում: Երևույթը նման է Արեգակի մոտ գտնվող լուսավոր ճառագայթների՝ սահմանափակված մութ միջակայքով: Հալոները սովորաբար ձևավորվում են ցիկլոններից առաջ և կարող են լինել դրանց նախադրյալները:
Ջրի կաթիլները սառչում են օդում և ստանում ճիշտ պրիզմատիկ ձևը վեց կողմից: Մթնոլորտային ստորին շերտերում ի հայտ եկող սառցալեզուները բոլորին են ծանոթ։ Վերևում նման սառցե ասեղները ազատորեն ընկնում են ուղղահայաց ուղղությամբ: Բյուրեղային սառցաբեկորները պտտվում են՝ իջնելով գետնին, մինչդեռ երկայնքով զուգահեռ դասավորվածություն ունեն։կապը երկրի հետ. Մարդն ուղղորդում է տեսողությունը բյուրեղների միջոցով, որոնք գործում են որպես ոսպնյակներ և բեկում են լույսը։
Մյուս պրիզմաները հարթ են կամ նման են վեց ճառագայթ ունեցող աստղերի: Բյուրեղների վրա ընկնող լույսի ճառագայթները չեն կարող բեկման ենթարկվել կամ չզգալ մի շարք այլ գործընթացներ: Հազվադեպ է պատահում, որ բոլոր գործընթացները հստակ տեսանելի են, սովորաբար երևույթի այս կամ այն մասը ավելի պարզ է երևում, մինչդեռ մյուսները վատ են ներկայացված:
Փոքր լուսապսակն արեգակի շուրջ 22 աստիճան շառավղով շրջան է: Շրջանակի գույնը ներսից կարմրավուն է, այնուհետև հոսում է դեղին, սպիտակ և խառնվում կապույտ երկնքին։ Շրջանակի ներքին տարածքը մուգ է։ Այն առաջանում է օդում թռչող սառցե ասեղների լույսի բեկման արդյունքում։ Պրիզմաների ճառագայթները շեղվում են 22 աստիճան անկյան տակ, ուստի բյուրեղների միջով անցածները դիտողին 22 աստիճանով շեղված են թվում։ Հետևաբար, ինտերիերը մուգ է թվում։
Կարմիր գույնը ավելի քիչ է բեկվում՝ ցույց տալով ամենաքիչ շեղվածությունը արևից: Հաջորդը դեղինն է: Մնացած ճառագայթները խառնվում են և հայտնվում սպիտակ:
22 աստիճանի լուսապսակի շուրջ 46 աստիճանի լուսապսակ կա: Նրա ներքին շրջանը նույնպես կարմրավուն է, քանի որ լույսը բեկվում է սառցե ասեղների մեջ, որոնք 90 աստիճանով ուղղված են դեպի արևը:
Հայտնի է նաև 90 աստիճանի լուսապսակը, այն թույլ է փայլում, գրեթե գույն չունի կամ դրսից կարմիր է գունավորված։ Գիտնականները դեռ ամբողջությամբ չեն ուսումնասիրել այս բազմազանությունը։
Հալո Լուսնի շուրջև այլ տեսակներ
Այս օպտիկական երևույթը հաճախ նկատվում է, երբ երկնքում կան թեթև ամպեր և բազմաթիվ մանրանկարչական բյուրեղային սառցաբեկորներ: Յուրաքանչյուր այդպիսի բյուրեղ մի տեսակ պրիզմա է։ Հիմնականում նրանց ձևը երկարավուն վեցանկյուններ է: Լույսը մտնում է առջևի բյուրեղային շրջան և դուրս գալով հակառակ մասից՝ բեկվում է 22 աստիճանով։
Ձմռանը փողոցի լամպերի մոտ սառը օդում լուսապսակ կարելի է տեսնել։ Այն հայտնվում է լապտերի լույսից։
Արեգակի շուրջ լուսապսակ կարող է ձևավորվել նաև ցրտաշունչ ձնառատ օդում: Օդում ձյան փաթիլներ են, լույսն անցնում է ամպերի միջով։ Երեկոյան մայրամուտին այս լույսը կարմիր է դառնում։ Անցած դարերում սնահավատ մարդիկ սարսափում էին նման երեւույթներից։
Հալոն կարող է նմանվել Արեգակի շուրջ ծիածանի գունավոր շրջանակի: Այն հայտնվում է, եթե մթնոլորտում վեց դեմքով շատ բյուրեղներ կան, բայց դրանք չեն արտացոլում, այլ բեկում են արևի ճառագայթները: Ճառագայթների մեծ մասը ցրված է, չի հասնում մեր աչքերին։ Մնացած ճառագայթները հասնում են մարդու աչքին, և մենք նկատում ենք Արեգակի շուրջ ծաղիկավոր շրջան։ Նրա շառավիղը մոտավորապես 22 աստիճան է կամ 46 աստիճան։
Կեղծ արև
Գիտնականները նշել են, որ լուսապսակի շրջանակը միշտ ավելի պայծառ է կողքերում: Դա բացատրվում է նրանով, որ այստեղ հանդիպում են ուղղահայաց և հորիզոնական լուսապսակները։ Նրանց խաչմերուկներում կարող են հայտնվել կեղծ արևներ: Դա տեղի է ունենում հատկապես հաճախ, երբ Արևը մոտ է հորիզոնին, այդ ժամանակ մենք այլևս չենք կարող տեսնել ուղղահայաց շրջանագծի մի մասը:
Կեղծ արևը նույնպես օպտիկական երևույթ է, մի տեսակ լուսապսակ։ Այն հայտնվում է շնորհիվվեց դեմքով սառցե բյուրեղներ՝ եղունգների ձևով: Նման բյուրեղները մթնոլորտում սավառնում են ուղղահայաց ուղղությամբ, լույսը բեկվում է նրանց կողային երեսներով։
Երրորդ «արևը» կարող է ձևավորվել նաև, եթե ճշմարիտ արևի վերևում տեսանելի է լուսապսակի միայն մակերեսային մասը: Դա կարող է լինել աղեղի հատված կամ անհասկանալի ձևի լուսավոր կետ: Երբեմն կեղծ արևներն այնքան պայծառ են լինում, որ չեն տարբերվում իրական Արևից:
Ծիածան
Սա մթնոլորտային օպտիկական երևույթ է տարբեր գույներով թերի շրջանագծի տեսքով։
Հնագույն կրոնները ծիածանը համարում էին որպես կամուրջ երկնքից երկիր: Արիստոտելը կարծում էր, որ ծիածանը հայտնվում է արևի լույսի կաթիլների արտացոլման շնորհիվ: Ո՞ր օպտիկական երևույթը դեռևս կարող է ուրախացնել մարդուն այնքան, որքան ծիածանը:
17-րդ դարում Դեկարտը ուսումնասիրել է ծիածանի բնույթը։ Հետագայում Նյուտոնը փորձեր արեց լույսի հետ և լրացրեց Դեկարտի տեսությունը, բայց չկարողացավ հասկանալ մի քանի ծիածանի ձևավորումը, դրանցում առանձին գունային երանգների բացակայությունը։
Ծիածանի ամբողջական տեսությունը ներկայացվել է 19-րդ դարում անգլիացի աստղագետ Դ. Էրիի կողմից: Հենց նա կարողացավ բացահայտել ծիածանի բոլոր գործընթացները։ Նրա մշակած տեսությունը այսօր էլ ընդունված է։
Ծիածանը հայտնվում է, երբ արևի լույսը հարվածում է անձրևաջրերի վարագույրին Արեգակի դիմաց գտնվող երկնքի հատվածում: Ծիածանի կենտրոնը գտնվում է Արեգակի հեռավոր կողմում գտնվող մի կետում, այսինքն՝ այն տեսանելի չէ մարդու աչքին։ Ծիածանի աղեղը շրջանագծի մասն է այս կենտրոնական կետի շուրջ:
Ծիածանի գույները տեղադրված են որոշակի հերթականությամբ։ Նա մշտական է:Կարմիրը վերին եզրին է, մանուշակագույնը՝ ներքևում։ Նրանց միջև գույները գնում են խիստ դասավորվածության մեջ: Ծիածանը չի պարունակում գոյություն ունեցող բոլոր գույները։ Կանաչի գերակշռությունը վկայում է բարենպաստ եղանակի անցման մասին։
Aurora Borealis
Սա շող է մթնոլորտի վերին մագնիսական շերտերում արևային քամու ատոմների և տարրերի փոխադարձ ազդեցության պատճառով: Ավրորան սովորաբար կանաչ կամ կապույտ է վարդագույն և կարմիր երանգներով: Նրանք կարող են լինել ժապավենի կամ բծի տեսքով: Նրանց պոռթկումները հաճախ ուղեկցվում են աղմկոտ ձայներով։
Միրաժ
Պարզ միրաժային խաբեությունները ծանոթ են ցանկացած մարդու. Օրինակ, տաքացվող ասֆալտի վրա վարելիս միրաժը հայտնվում է որպես ջրի մակերես։ Սա ոչ մեկի համար անակնկալ չէ: Ո՞ր օպտիկական երևույթն է բացատրում միրաժների տեսքը: Անդրադառնանք այս հարցին ավելի մանրամասն։
Միրաժը մթնոլորտի օպտիկական ֆիզիկական երևույթ է, որի արդյունքում աչքը տեսնում է սովորական պայմաններում տեսադաշտից թաքնված առարկաներ։ Դա պայմանավորված է օդային շերտերի միջով հոսող լույսի ճառագայթների բեկման պատճառով: Իրերը, որոնք գտնվում են զգալի հեռավորության վրա, կարող են բարձրանալ կամ ընկնել իրենց իրական գտնվելու վայրի համեմատ, կամ կարող են աղավաղվել և ստանալ տարօրինակ ձևեր:
Brocken Ghost
Սա մի երևույթ է, երբ մայրամուտին կամ արևածագին բարձրության վրա գտնվող մարդու ստվերը անհասկանալի չափեր է ստանում, քանի որ ընկնում է մոտակայքում գտնվող ամպերի վրա: Սա բացատրվում էլույսի ճառագայթների արտացոլումը և բեկումը ջրի կաթիլներով մառախլապատ պայմաններում: Երևույթն անվանվել է գերմանական Հարց լեռների բարձունքներից մեկի պատվին։
St. Elmo's Fire
Սրանք կապույտ կամ մանուշակագույն գույնի լուսավոր վրձիններ են ծովային նավերի կայմերի վրա: Լույսերը կարող են հայտնվել լեռնային բարձունքների վրա, տպավորիչ բարձրության շենքերի վրա։ Այս երեւույթն առաջանում է հաղորդիչների ծայրերում էլեկտրական լիցքաթափումների պատճառով՝ էլեկտրական լարվածության մեծացման պատճառով։
Սրանք 8-րդ դասարանի դասաժամերին դիտարկվող օպտիկական երեւույթներն են։ Եկեք խոսենք օպտիկական սարքերի մասին։
Դիզայններ օպտիկայի ոլորտում
Օպտիկական սարքերը լույսի ճառագայթումը փոխակերպող սարքեր են: Սովորաբար այս սարքերն աշխատում են տեսանելի լույսի ներքո։
Բոլոր օպտիկական սարքերը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝
- Սարքեր, որոնցում պատկերը ստացվում է էկրանին: Սրանք տեսախցիկներ են, կինոխցիկներ, պրոյեկցիոն սարքեր։
- Սարքեր, որոնք փոխազդում են մարդու աչքի հետ, բայց էկրանի վրա պատկերներ չեն կազմում: Սա խոշորացույց է, մանրադիտակ, աստղադիտակ։ Այս սարքերը համարվում են տեսողական։
Տեսախցիկը օպտոմեխանիկական սարք է, որն օգտագործվում է ֆիլմի վրա առարկայի պատկերներ ստանալու համար: Տեսախցիկի դիզայնը ներառում է տեսախցիկ և ոսպնյակներ, որոնք կազմում են ոսպնյակը: Ոսպնյակը ստեղծում է օբյեկտի շրջված մանրանկարչական պատկեր, որը նկարահանվում է ֆիլմի վրա: Դա պայմանավորված է լույսի գործողությամբ:
Պատկերն ի սկզբանե անտեսանելի է, սակայն մշակվող լուծույթի շնորհիվ այն տեսանելի է դառնում։ Այս պատկերը կոչվում էբացասական, դրա մեջ լուսավոր տեղերը մութ են թվում, և հակառակը։ Լուսազգայուն թղթի վրա բացասականից պոզիտիվ կազմեք: Լուսանկարը մեծացնող սարքի միջոցով պատկերը մեծանում է:
Խոշորացույցը ոսպնյակի կամ ոսպնյակների համակարգ է, որը նախատեսված է առարկաները դիտելիս մեծացնելու համար: Խոշորացույցը տեղադրված է աչքի կողքին, ընտրված է այն հեռավորությունը, որից պարզ երևում է առարկան։ Խոշորացույցի օգտագործումը հիմնված է տեսադաշտի մեծացման վրա, որից դիտվում է օբյեկտը:
Ավելի անկյունային խոշորացում ստանալու համար օգտագործեք մանրադիտակ: Այս սարքում առարկաների խոշորացումը տեղի է ունենում օպտիկական համակարգի շնորհիվ՝ բաղկացած ոսպնյակից և ակնաբույժից։ Սկզբում դիտման անկյունը մեծացնում է ոսպնյակը, այնուհետև ակնոցը։
Այսպիսով, մենք դիտարկել ենք հիմնական օպտիկական երևույթներն ու սարքերը, դրանց տեսակներն ու առանձնահատկությունները:
