Por muito tempo, miragens, figuras bruxuleantes no ar, pessoas alarmadas e aterrorizadas. Hoje em dia, os cientistas revelaram muitos segredos da natureza, incluindo fenômenos ópticos. Eles não se surpreendem com os mistérios naturais, cuja essência é estudada há muito tempo. No ensino médio hoje, fenômenos ópticos são ensinados em física na 8ª série, para que qualquer aluno possa entender sua natureza.
Conceitos básicos
Os cientistas da antiguidade acreditavam que o olho humano vê ao sentir objetos com os tentáculos mais finos. Óptica naquela época era o estudo da visão.
Na Idade Média, a óptica estudava a luz e sua essência.
Hoje, a óptica é uma parte da física que estuda a propagação da luz através de vários meios e sua interação com outras substâncias. Todas as questões relacionadas à visão são estudadas pela ótica fisiológica.
Os fenômenos ópticos são manifestações de diversas ações realizadas por raios de luz. Eles são estudados pela ótica atmosférica.
Processos incomuns na atmosfera
O planeta Terra é cercado por uma camada gasosa chamada atmosfera. Sua espessura é de centenas de quilômetros. Mais perto da Terra, a atmosfera é mais densa, na direçãoascendente é escasso. As propriedades físicas da casca atmosférica estão mudando constantemente, as camadas são misturadas. Altere as temperaturas. Densidade, mudança de transparência.
Os raios de luz vão do Sol e de outros corpos celestes em direção à Terra. Eles passam pela atmosfera da Terra, que serve como um sistema óptico específico para eles, alterando suas características. Os raios de luz refletem, se espalham, passam pela atmosfera, iluminam a terra. Sob certas condições, o caminho dos raios é dobrado, então vários fenômenos ocorrem. Os físicos consideram os fenômenos ópticos mais originais:
- sunshine sunset;
- aparecimento do arco-íris;
- luzes do norte;
- miragem;
- halo.
Vamos dar uma olhada neles mais de perto.
Halo ao redor do Sol
A própria palavra "halo" em grego significa "círculo". Que fenômeno óptico está por trás disso?
Halo é o processo de refração e reflexão de raios que ocorre em cristais de nuvens altas na atmosfera. O fenômeno parece raios luminosos próximos ao Sol, limitados por um intervalo escuro. Halos geralmente se formam antes dos ciclones e podem ser seus precursores.
Gotas de água congelam no ar e assumem a forma prismática correta com seis lados. Todos estão familiarizados com os pingentes de gelo que aparecem nas camadas atmosféricas mais baixas. No topo, essas agulhas de gelo caem livremente na direção vertical. Os blocos de gelo cristalinos estão girando, descendo ao solo, enquanto eles têm um arranjo paralelo ao longorelação à terra. Uma pessoa direciona a visão através de cristais, que atuam como lentes e refratam a luz.
Outros prismas são planos ou parecem estrelas com seis raios. Os raios de luz que incidem sobre os cristais podem não sofrer refração ou experimentar vários outros processos. Raramente acontece que todos os processos são claramente visíveis, geralmente uma ou outra parte do fenômeno aparece mais claramente, enquanto outras são mal representadas.
Um pequeno halo é um círculo ao redor do sol com um raio de cerca de 22 graus. A cor do círculo é avermelhada por dentro, depois flui para amarelo, branco e se mistura com o azul do céu. A área interna do círculo é escura. É formado como resultado da refração da luz em agulhas de gelo voando no ar. Os raios nos prismas são desviados em um ângulo de 22 graus, de modo que aqueles que passaram pelos cristais parecem ao observador desviados em 22 graus. Portanto, o interior parece escuro.
A cor vermelha é menos refratada, mostrando a menor deflexão do sol. O próximo é o amarelo. Os outros raios se misturam e aparecem brancos.
Há um halo de 46 graus ao redor do halo de 22 graus. Sua região interna também é avermelhada porque a luz é refratada em agulhas de gelo que estão 90 graus voltadas para o sol.
A auréola de 90 graus também é conhecida, brilha fracamente, quase não tem cor ou é vermelha por fora. Os cientistas ainda não estudaram completamente essa variedade.
Halo ao redor da Luae outras espécies
Este fenômeno óptico é frequentemente visto quando há nuvens claras e muitos blocos de gelo cristalinos em miniatura no céu. Cada um desses cristais é uma espécie de prisma. Basicamente, sua forma é de hexágonos alongados. A luz entra na região cristalina frontal e, saindo pela parte oposta, é refratada em 22 graus.
No inverno, uma auréola pode ser vista no ar frio perto dos postes de iluminação. Aparece à luz de uma lanterna.
Um halo ao redor do Sol também pode se formar no ar gelado e nevado. Os flocos de neve estão no ar, a luz passa pelas nuvens. No pôr do sol da noite, esta luz fica vermelha. Nos séculos passados, pessoas supersticiosas ficaram horrorizadas com tais fenômenos.
A auréola pode parecer um círculo colorido ao redor do Sol. Parece que existem muitos cristais com seis faces na atmosfera, mas eles não refletem, mas refratam os raios do sol. A maioria dos raios são dispersos, não atingindo nossos olhos. O resto dos raios atinge o olho humano, e notamos um círculo iridescente ao redor do Sol. Seu raio é de aproximadamente 22 graus ou 46 graus.
Falso Sol
Os cientistas notaram que o círculo do halo é sempre mais brilhante nas laterais. Isso é explicado pelo fato de que os halos verticais e horizontais se encontram aqui. Sóis falsos podem aparecer em suas interseções. Isso acontece especialmente quando o Sol está próximo do horizonte, momento em que não podemos mais ver parte do círculo vertical.
O falso sol também é um fenômeno óptico, uma espécie de halo. Ele aparece devidocristais de gelo com seis faces, em forma de pregos. Tais cristais pairam na atmosfera na direção vertical, a luz é refratada em suas faces laterais.
Um terceiro "sol" também pode se formar se apenas a parte da superfície do círculo do halo estiver visível acima do sol verdadeiro. Pode ser um segmento de arco ou um ponto luminoso de forma incompreensível. Às vezes, sóis falsos são tão brilhantes que são indistinguíveis do Sol real.
Arco-íris
Este é um fenômeno óptico atmosférico na forma de um círculo incompleto com cores diferentes.
As religiões da antiguidade consideravam o arco-íris como uma ponte do céu para a terra. Aristóteles acreditava que o arco-íris aparece devido ao reflexo de gotas de luz solar. Que fenômeno óptico ainda pode agradar uma pessoa tanto quanto um arco-íris?
No século XVII, Descartes estudou a natureza do arco-íris. Mais tarde, Newton experimentou a luz e complementou a teoria de Descartes, mas não conseguiu entender a formação de vários arco-íris, a ausência de tons de cores individuais neles.
A teoria completa do arco-íris foi apresentada no século 19 por um astrônomo da Inglaterra, D. Erie. Foi ele quem conseguiu revelar todos os processos do arco-íris. A teoria que ele desenvolveu ainda é aceita hoje.
Um arco-íris aparece quando a luz do sol atinge uma cortina de água da chuva na região do céu oposta ao Sol. O centro do arco-íris está localizado em um ponto do outro lado do Sol, ou seja, não é visível ao olho humano. O arco do arco-íris é a parte do círculo em torno deste ponto central.
As cores do arco-íris são colocadas em uma determinada ordem. Ele é constante. Vermelho está na borda superior, roxo está na parte inferior. Entre eles, as cores vão em um arranjo estrito. O arco-íris não contém todas as cores existentes. A predominância do verde indica a transição para o clima favorável.
Aurora Boreal
Este é um brilho nas camadas magnéticas superiores da atmosfera devido à influência mútua de átomos e elementos do vento solar. Aurora são geralmente verdes ou azuis com toques de rosa e vermelho. Eles podem estar na forma de uma fita ou um ponto. Suas rajadas são frequentemente acompanhadas por sons barulhentos.
Miragem
Simples decepções de miragem são familiares a qualquer pessoa. Por exemplo, ao dirigir em asf alto aquecido, uma miragem aparece como uma superfície de água. Isso não é surpresa para ninguém. Que fenômeno óptico explica o aparecimento de miragens? Vamos nos debruçar sobre esse assunto com mais detalhes.
Miragem é um fenômeno físico óptico na atmosfera, como resultado do qual o olho vê objetos que estão escondidos da vista em condições normais. Isto é devido à refração do feixe de luz à medida que flui através das camadas de ar. Objetos que estão a uma distância considerável podem subir ou descer em relação à sua verdadeira localização, ou podem ser distorcidos e assumir formas bizarras.
Brocken Ghost
Este é um fenômeno em que, ao pôr do sol ou ao nascer do sol, a sombra de uma pessoa que está em uma elevação adquire proporções incompreensíveis, pois cai sobre nuvens próximas. Isso é explicadoreflexão e refração de raios de luz por gotículas de água em condições de neblina. O fenômeno recebeu o nome de uma das alturas das montanhas alemãs Harz.
Fogo de São Elmo
São pincéis luminosos de cor azul ou púrpura nos mastros das embarcações marítimas. As luzes podem aparecer em alturas montanhosas, em edifícios de altura impressionante. Este fenômeno ocorre devido às descargas elétricas nas extremidades dos condutores devido ao fato de que a tensão elétrica aumenta.
Estes são os fenômenos ópticos considerados nas aulas do 8º ano. Vamos falar sobre dispositivos ópticos.
Designs em ótica
Dispositivos ópticos são dispositivos que convertem a radiação luminosa. Normalmente, esses dispositivos funcionam em luz visível.
Todos os dispositivos ópticos podem ser divididos em dois tipos:
- Dispositivos nos quais a imagem é obtida na tela. São câmeras, câmeras de cinema, dispositivos de projeção.
- Dispositivos que interagem com o olho humano, mas não formam imagens na tela. Esta é uma lupa, microscópio, telescópios. Esses dispositivos são considerados visuais.
Uma câmera é um dispositivo opto-mecânico usado para obter imagens de um objeto em filme. O design da câmera inclui uma câmera e lentes que formam a lente. A lente cria uma imagem em miniatura invertida do objeto que é capturado no filme. Isso se deve à ação da luz.
A imagem é inicialmente invisível, mas graças à solução em desenvolvimento, torna-se visível. Essa imagem é chamadanegativo, nele os lugares claros parecem escuros e vice-versa. Faça um positivo do negativo em papel fotossensível. Usando um ampliador de fotos, a imagem é ampliada.
Uma lupa é uma lente ou sistema de lentes projetado para ampliar objetos enquanto os observa. A lupa é colocada ao lado do olho, a distância a partir da qual o objeto é visto claramente é selecionada. O uso de uma lupa é baseado no aumento do ângulo de visão do objeto.
Para obter uma ampliação mais angular, use um microscópio. Nesse dispositivo, a ampliação dos objetos ocorre devido ao sistema óptico, composto por uma lente e uma ocular. Primeiro, o ângulo de visão é aumentado pela lente, depois pela ocular.
Então, consideramos os principais fenômenos e dispositivos ópticos, suas variedades e características.
