Curcubeu de refracție cu spectru optică luminii într-un singur cuvânt. Fenomene luminoase incredibile. Refracția luminii atunci când trece din apă în aer

REFRACȚIA LUMINII ÎN TIMPUL TRANZIȚIEI DE LA APĂ LA AER

Un bat inmuiat in apa, o lingura intr-un pahar de ceai, datorita refractiei luminii la suprafata apei, ni se par a fi refractate.

Puneți o monedă pe fundul unui vas opac, astfel încât să nu fie vizibilă. Acum turnați apă în vas. Moneda va fi vizibilă. Explicația acestui fenomen este clară din videoclip.

Privește fundul iazului și încearcă să-i estimezi adâncimea. De cele mai multe ori, nu funcționează corect.

Să urmărim mai detaliat cum și cât de mult ni se pare adâncimea lacului de acumulare redusă dacă ne uităm la el de sus.

Fie H (Fig. 17) adevărata adâncime a rezervorului, în fundul căruia se află un obiect mic, cum ar fi o pietricică. Lumina reflectată de acesta diverge în toate direcțiile. Un anumit fascicul de raze cade pe suprafata apei in punctul O de jos sub un unghi a 1 , se refracta la suprafata si patrunde in ochi. Conform legii refracției, putem scrie:

dar din moment ce n 2 \u003d 1, atunci n 1 sin a 1 \u003d sin ϒ 1.

Raza refractată intră în ochi în punctul B. Rețineți că nu intră o rază în ochi, ci un fascicul de raze, a cărui secțiune transversală este limitată de pupila ochiului.

Figura 17 prezintă fasciculul linii subțiri. Cu toate acestea, acest fascicul este îngust și îi putem neglija secțiunea transversală, luând-o pentru linia AOB.

Ochiul proiectează A în punctul A 1, iar adâncimea rezervorului ni se pare egală cu h.

Din figură se poate observa că adâncimea aparentă a rezervorului h depinde de valoarea adevărată a lui H și de unghiul de observare ϒ 1 .

Să exprimăm această dependență matematic.

Din triunghiurile AOC și A 1 OS avem:

Excluzând OS din aceste ecuații, obținem:

Având în vedere că a \u003d ϒ 1 și sin ϒ 1 \u003d n 1 sin a 1 \u003d n sin a, obținem:

În această formulă, dependența adâncimii aparente a rezervorului h de adâncimea reală H și unghiul de observare nu apare în mod explicit. Pentru o reprezentare mai clară a acestei dependențe, să o exprimăm grafic.

Pe grafic (Fig. 18), de-a lungul axei absciselor, valorile unghiurilor de observare sunt reprezentate în grade, iar de-a lungul axei ordonatelor, adâncimile aparente corespunzătoare acestora h în fracții din adâncimea reală H. Rezultatul rezultat curba arată că la unghiuri mici de vizualizare, adâncimea aparentă

este aproximativ ¾ din valoarea reală și scade pe măsură ce unghiul de vizualizare crește. La un unghi de observare a = 47° are loc reflexia internă totală și raza nu poate scăpa din apă.

MIRAJE

Într-un mediu neomogen, lumina nu se propagă în linie dreaptă. Dacă ne imaginăm un mediu în care indicele de refracție se modifică de jos în sus și îl împărțim mental în straturi orizontale subțiri,

apoi, având în vedere condițiile de refracție a luminii în timpul trecerii de la strat la strat, observăm că într-un astfel de mediu fasciculul luminos ar trebui să-și schimbe treptat direcția (Fig. 19, 20).

O astfel de curbură a fasciculului de lumină suferă în atmosferă, în care, dintr-un motiv sau altul, în principal datorită încălzirii sale neuniforme, indicele de refracție al aerului se modifică odată cu înălțimea (Fig. 21).

Aerul este de obicei încălzit de sol, care absoarbe energia razelor solare. Prin urmare, temperatura aerului scade odată cu înălțimea. De asemenea, se știe că densitatea aerului scade odată cu înălțimea. S-a stabilit că odată cu creșterea înălțimii, indicele de refracție scade, astfel încât razele care trec prin atmosferă sunt îndoite, aplecându-se spre Pământ (Fig. 21). Acest fenomen se numește refracție atmosferică normală. Din cauza refracției, corpurile cerești ni se par oarecum „înălțate” (peste înălțimea lor adevărată) deasupra orizontului.

Se calculează că refracția atmosferică „ridică” obiectele la o înălțime de 30° cu 1"40", la o înălțime de 15° - cu 3"30", la o înălțime de 5° - cu 9"45". Pentru corpurile de la orizont, această valoare ajunge la 35 ". Aceste cifre deviază într-o direcție sau alta în funcție de presiunea și temperatura atmosferei. Cu toate acestea, dintr-un motiv sau altul, masele de aer cu o temperatură mai mare decât straturile inferioare. poate fi adus de vânturile din țări fierbinți, de exemplu, dintr-o zonă fierbinte deșertică.Dacă în acest moment aerul rece și dens al unui anticiclon se află în straturile inferioare, atunci fenomenul de refracție poate crește semnificativ și razele de lumină vin din obiectele terestre în sus la un anumit unghi față de orizont, ele se pot întoarce înapoi la sol (Fig. 22).

Cu toate acestea, se poate întâmpla ca la suprafața Pământului, datorită încălzirii sale puternice, aerul să se încălzească atât de mult încât indicele de refracție al luminii în apropierea solului să devină mai mic decât la o anumită înălțime deasupra solului. Dacă în același timp există vreme calmă, atunci această stare poate persista destul de mult timp. Apoi, razele de la obiectele care cad la un unghi destul de mare față de suprafața Pământului pot fi îndoite atât de mult încât, după ce au descris un arc în apropierea suprafeței Pământului, vor merge de jos în sus (Fig. 23a). Cazul prezentat în Figura 236 este de asemenea posibil.

Stările descrise mai sus în atmosferă explică apariția unor fenomene interesante - mirajele atmosferice. Aceste fenomene sunt de obicei împărțite în trei clase. Prima clasă include cele mai comune și mai simple la origine, așa-numitele miraje ale lacului (sau mai joase), care provoacă atâtea speranțe și dezamăgiri în rândul călătorilor din deșert.

Matematicianul francez Gaspard Monge, care a participat la campania egipteană din 1798, își descrie impresiile despre această clasă de miraje după cum urmează:

„Când suprafața Pământului este puternic încălzită de Soare și abia începe să se răcească înainte de apariția amurgului, terenul familiar nu se mai extinde până la orizont, ca în timpul zilei, ci trece, după cum se pare, cam la o oră. ligă într-un potop continuu.

Satele mai îndepărtate arată ca niște insule într-un lac vast. Sub fiecare sat se află reflexia lui răsturnată, doar că nu este ascuțită, mici detalii nu se văd, ca o reflexie în apa legănată de vânt. Dacă te apropii de un sat care pare a fi înconjurat de o inundație, malul de apă imaginară se îndepărtează, ramura de apă care ne despărțea de sat se îngustează treptat până dispare complet, iar lacul... acum începe în spatele acestui sat. , reflectând satele situate mai departe” (Fig. 24).

Explicația acestui fenomen este simplă. Straturile inferioare de aer, încălzite de sol, nu au avut timp să se ridice; indicele lor de refracție este mai mic decât cele superioare. Prin urmare, razele de lumină care emană de la obiecte (de exemplu, din punctul B de pe un palmier, Fig. 23a), aplecându-se în aer, intră în ochi de jos. Ochiul proiectează un fascicul către punctul B 1 . Același lucru se întâmplă și cu razele care vin din alte puncte ale obiectului. Obiectul i se pare observatorului a fi răsturnat.

De unde este apa? Apa este o reflectare a cerului.

Pentru a vedea un miraj, nu este nevoie să mergi în Africa. Poate fi observată într-o zi caldă și liniștită de vară și pe suprafața încălzită a unei autostrăzi asfaltate.

Mirajele din clasa a doua se numesc miraje de vedere superioară sau la distanță. „Minunea nemaiauzită” descrisă de N.V. Gogol seamănă cel mai mult cu ei. Oferim descrieri ale mai multor astfel de miraje.

De pe Coasta de Azur a Franței în dimineața senină devreme din ape Marea Mediterana, din spatele orizontului, se ridică un lanț întunecat de munți, în care locuitorii recunosc Corsica. Distanța până la Corsica este mai mare de 200 km, așa că o linie de vedere este exclusă.

Pe coasta engleză, lângă Hastings, se vede coasta franceză. După cum relatează naturalistul Niedige, „în apropiere de Reggio în Calabria, vizavi de coasta siciliană și de orașul Messina, sunt uneori vizibile în aer zone întregi nefamiliare cu turme de pășunat, plantații de chiparoși și castele. După ce au stat puțin în aer, mirajele dispar.

Mirajele îndepărtate apar dacă straturile superioare ale atmosferei se dovedesc a fi deosebit de rarefiate din anumite motive, de exemplu, atunci când aerul încălzit ajunge acolo. Apoi razele care emană de la obiectele terestre sunt mai puternic îndoite și ajung la suprafața pământului, mergând într-un unghi mare față de orizont. Ochiul observatorului le proiectează în direcția în care intră în el.

Aparent, în asta un numar mare de pe coasta Mării Mediterane se observă miraje ale vederii îndepărtate, de vină este deșertul Sahara. Masele de aer cald se ridică deasupra acestuia, apoi sunt duse spre nord și creează condiții favorabile pentru apariția mirajelor.

Mirajele superioare se observă și în țările din nord când bat vânturile calde din sud. Straturile superioare ale atmosferei sunt încălzite, iar straturile inferioare sunt răcite din cauza prezenței unor mase mari de gheață și zăpadă care se topesc.

Uneori sunt observate atât imagini directe, cât și inverse ale obiectelor. Figurile 25-27 arată exact astfel de fenomene observate la latitudinile arctice. Aparent, deasupra Pământului se alternează straturi de aer mai dense și mai rarefiate, îndoind razele de lumină aproximativ așa cum se arată în Figura 26.

Mirajele de clasa a treia - vederea ultra-lungă - sunt greu de explicat. Să descriem câteva dintre ele.

„Pe baza mărturiilor mai multor persoane care sunt de încredere”, scrie K. Flamarion în cartea „Atmosferă”, „pot raporta despre un miraj care a fost văzut în orașul Verviers (Belgia) în iunie 1815. Într-o dimineață, locuitorii orașului au văzut o armată pe cer și era atât de limpede încât puteau distinge costumele artileriștilor, un tun cu o roată ruptă care era pe cale să cadă... Era dimineața zilei. Bătălia de la Waterloo! Distanța dintre Waterloo și Verviers în linie dreaptă este de 105 km.

Există cazuri când mirajele au fost observate la o distanță de 800, 1000 sau mai mult de kilometri.

Iată un alt caz uimitor. În noaptea de 27 martie 1898, printre Oceanul Pacific echipajul navei Bremen „Matador” a fost speriat de viziune. În jurul miezului nopții, echipajul a zărit o navă la aproximativ două mile (3,2 km) distanță, care se lupta cu o furtună puternică.

Acest lucru a fost cu atât mai surprinzător cu cât împrejurimile erau calme. Nava a traversat cursul Matadorului și au fost momente în care părea că o ciocnire a navelor este inevitabilă... Echipajul Matadorului a văzut cum, în timpul unui impact puternic al unui val asupra unei nave necunoscute, lumina s-a stins. în cabina căpitanului, care era vizibilă tot timpul în două ferestre . După un timp, corabia a dispărut, luând cu ea vântul și valurile.

Chestiunea a fost clarificată ulterior. S-a dovedit că toate acestea s-au întâmplat cu o altă navă, care la momentul „viziunii” era de la „Matador” la o distanță de 1700 km.

În ce moduri călătorește lumina în atmosferă, astfel încât imaginile distincte ale obiectelor să fie păstrate la distanțe atât de mari? Nu există încă un răspuns exact la această întrebare. Au existat sugestii despre formarea de lentile de aer gigantice în atmosferă, întârzierea unui miraj secundar, adică un miraj dintr-un miraj. Este posibil ca ionosfera* să joace un rol aici, reflectând nu numai undele radio, ci și undele luminoase.

Aparent, fenomenele descrise au aceeași origine ca și alte miraje observate pe mări, purtând numele " Olandezul zburător” sau „Fata Morgana”, când marinarii văd corăbii fantomatice care apoi dispar și inspiră teamă oamenilor superstițioși.

CURCUBEU

Curcubeul - acest fenomen ceresc frumos - a atras mereu atenția omului. Pe vremuri, când oamenii încă știau foarte puține despre lumea din jurul lor, curcubeul era considerat un „semn ceresc”. Așadar, grecii antici credeau că curcubeul este zâmbetul zeiței Irida.

Curcubeul se observă în direcția opusă Soarelui, pe fundalul norilor de ploaie sau ploii. Un arc multicolor este de obicei situat la o distanță de 1-2 km de observator, uneori poate fi observat la o distanță de 2-3 m pe fondul picăturilor de apă formate de fântâni sau stropi de apă.

Centrul curcubeului se află pe continuarea liniei drepte care leagă Soarele și ochiul observatorului - pe linia antisolară. Unghiul dintre direcția către curcubeul principal și linia antisolară este de 41-42° (Fig. 28).

În momentul răsăritului, punctul antisolar (punctul M) se află pe linia orizontului, iar curcubeul arată ca un semicerc. Pe măsură ce soarele răsare, punctul antisolar cade sub orizont și dimensiunea curcubeului scade. Este doar o parte dintr-un cerc. Pentru un observator care este înalt, de exemplu pe. aeronave, curcubeul este văzut ca un cerc complet cu umbra observatorului în centru.

Adesea există un curcubeu secundar, concentric cu primul, cu o rază unghiulară de aproximativ 52 ° și aranjarea inversă a culorilor.

La o înălțime a Soarelui de 41°, curcubeul principal încetează să mai fie vizibil și doar o parte a curcubeului secundar iese deasupra orizontului, iar la o înălțime a Soarelui mai mare de 52°, nici curcubeul secundar nu este vizibil. Prin urmare, la latitudinile mijlocii și ecuatoriale, acest fenomen natural nu este niciodată observat în orele apropiate de amiază.

Curcubeul, ca și spectrul, are șapte culori primare care trec ușor una în alta. Forma arcului, luminozitatea culorilor, lățimea dungilor depind de dimensiunea picăturilor de apă și de numărul acestora. Picăturile mari creează un curcubeu mai îngust, cu culori puternic proeminente, picăturile mici creează un arc care este neclar, estompat și chiar alb. De aceea, vara, după o furtună, un curcubeu îngust strălucitor este vizibil, în timpul căreia cad picături mari.

Pentru prima dată teoria curcubeului a fost dată în 1637 de R. Descartes. El a explicat curcubeul ca fiind un fenomen asociat cu reflexia și refracția luminii în picăturile de ploaie.

Formarea culorilor și succesiunea lor au fost explicate mai târziu, după dezvăluirea naturii complexe a luminii albe și a dispersiei acesteia într-un mediu. Teoria difracției curcubeului a fost dezvoltată de Airy și Pertner.

Luați în considerare cel mai simplu caz: lăsați un fascicul de raze solare paralele să cadă pe o picătură având forma unei bile (Fig. 29). Un fascicul incident pe suprafața unei picături în punctul A este refractat în interiorul acestuia conform legii refracției: n 1 sin a \u003d n 2 sin β, unde n 1 \u003d 1, n 2 ≈ 1,33 - indici de refracție ai aerului și respectiv apă, a - incidența unghiului, β este unghiul de refracție a luminii.

În interiorul căderii, fasciculul se deplasează în linie dreaptă AB. În punctul B, fasciculul este parțial refractat și parțial reflectat. Rețineți că cu cât unghiul de incidență este mai mic în punctul B și, prin urmare, în punctul A, cu atât este mai mică intensitatea fasciculului reflectat și cu atât este mai mare intensitatea fasciculului refractat.

Fasciculul AB după reflexia în punctul B trece sub un unghi β 1 "= β 1 lovește punctul C, unde au loc și reflexia parțială și refracția parțială a luminii. Fasciculul refractat părăsește picătura la un unghi y2, iar cel reflectat poate merge mai departe. , până la punctul D și etc.. Astfel, o rază de lumină dintr-o picătură suferă multiple reflexii și refracții.La fiecare reflexie iese o anumită parte din razele de lumină și intensitatea lor în interiorul picăturii scade.Cea mai intensă dintre raze care iese în aer este raza care a ieșit din picătură în punctul B. Cu toate acestea, este dificil de observat, deoarece se pierde pe fundalul luminii directe strălucitoare a soarelui.Razele refractate în punctul C, împreună, creează un curcubeu primar împotriva fundalul unui nor întunecat și razele refractate în punctul D

dați un curcubeu secundar, care, după cum reiese din cele spuse, este mai puțin intens decât cel primar.

Pentru cazul K=1 obținem Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 1 = 137° 30".

Prin urmare, unghiul de vizualizare al curcubeului de ordinul întâi este:

φ 1 \u003d 180 ° - 137 ° 30 "= 42 ° 30"

Pentru raza DE" care dă un curcubeu de ordinul doi, adică în cazul lui K = 2, avem:

Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 2 = 236°38".

Unghiul de vizualizare al curcubeului de ordinul doi φ 2 = 180° - 234°38" = - 56°38".

Din aceasta rezultă (asta se poate observa și din figură) că, în cazul luat în considerare, un curcubeu de ordinul doi nu este vizibil de la sol. Pentru ca acesta să fie vizibil, lumina trebuie să intre în picătură de jos (Fig. 30, b).

Când se ia în considerare formarea unui curcubeu, trebuie luat în considerare încă un fenomen - refracția inegală a undelor luminoase de diferite lungimi, adică razele de lumină de diferite culori. Acest fenomen se numește dispersie. Datorită dispersiei, unghiurile de refracție ϒ și unghiurile de deviere ale razelor Θ într-o picătură sunt diferite pentru razele de culori diferite. Cursul a trei raze - roșu, verde și violet - este prezentat schematic în Figura 30, a pentru arcul de ordinul întâi și în Figura 30, b pentru arcul de ordinul doi.

Din figuri se poate observa că succesiunea de culori din aceste arce este opusă.

Cel mai adesea vedem un curcubeu. Nu este neobișnuit cazurile în care două dungi irizate apar simultan pe cer, situate una deasupra celeilalte; observat, însă, destul de rar, și totuși Mai mult arcuri cerești curcubeu - trei, patru și chiar cinci în același timp. Acest fenomen interesant a fost observat de către Leningrad la 24 septembrie 1948, când patru curcubee au apărut printre nori peste Neva după-amiaza. Se dovedește că un curcubeu poate apărea nu numai din lumina directă a soarelui; adesea apare în razele reflectate ale soarelui. Acest lucru poate fi văzut pe țărmurile golfurilor mării, râuri mari si lacuri. Trei sau patru astfel de curcubee - obișnuite și reflectate - creează uneori o imagine frumoasă. Deoarece razele Soarelui reflectate de la suprafața apei merg de jos în sus, curcubeul format în aceste raze poate arăta uneori complet neobișnuit.

Nu trebuie să vă gândiți că un curcubeu poate fi observat doar în timpul zilei. Se întâmplă noaptea, totuși, mereu slab. Puteți vedea un astfel de curcubeu după o ploaie de noapte, când luna se uită din spatele norilor.

O aparență de curcubeu poate fi obținută în următorul experiment. Luați un balon cu apă, străluciți-l cu lumina soarelui sau cu o lampă printr-o gaură din tabla albă. Apoi, un curcubeu va deveni clar vizibil pe tablă (Fig. 31, a), iar unghiul de divergență al razelor față de direcția inițială va fi de aproximativ 41-42 ° (Fig. 31.6). În condiții naturale, nu există ecran, imaginea apare pe retina ochiului, iar ochiul proiectează această imagine pe nori.

Dacă un curcubeu apare seara înainte de apus, atunci se observă un curcubeu roșu. În ultimele cinci sau zece minute înainte de apus, toate culorile curcubeului, cu excepția roșului, dispar, acesta devine foarte luminos și vizibil chiar și la zece minute după apus.

O priveliște frumoasă este un curcubeu pe rouă.

Se poate observa la rasaritul soarelui pe iarba acoperita cu roua. Acest curcubeu are forma unei hiperbole.

halouri

Când te uiți la un curcubeu într-o pajiște, vei observa involuntar un uimitor halou de lumină necolorat - un halou care înconjoară umbra capului tău. Aceasta nu este o iluzie optică sau un fenomen de contrast. Când umbra cade pe drum, aureola dispare. Care este explicația pentru asta fenomen interesant? Dewdrops cu siguranță joacă aici rol important căci când roua dispare, fenomenul dispare.

Pentru a afla cauza fenomenului, faceți următorul experiment. Luați un balon sferic umplut cu apă și puneți-l pe el lumina soarelui. Lasă-o să reprezinte o picătură. Puneți o foaie de hârtie în spatele balonului aproape de acesta, care va acționa ca iarbă. Priviți balonul sub un unghi mic față de direcția razelor incidente. O vei vedea puternic luminată de razele reflectate de hârtie. Aceste raze merg aproape exact spre razele Soarelui care cad pe balon. Luați-vă ochii puțin în lateral, iar iluminarea strălucitoare a balonului nu mai este vizibilă.

Aici avem de-a face nu cu un fascicul de lumină împrăștiat, ci cu un fascicul de lumină direcționat care emană dintr-un punct luminos de pe hârtie. Becul acționează ca o lentilă care direcționează lumina către noi.

Un fascicul de raze solare paralele, după refracția în bulb, dă pe hârtie o imagine mai mult sau mai puțin focalizată a Soarelui sub forma unui punct luminos. La rândul său, destul de multă lumină emisă de spot este captată de bec și, după refracția în el, este îndreptată înapoi spre Soare, inclusiv spre ochii noștri, deoarece stăm cu spatele la Soare. Deficiențele optice ale lentilei noastre - baloanele dau un flux de lumină împrăștiat, dar totuși fluxul principal de lumină care vine dintr-un punct luminos de pe hârtie este îndreptat către Soare. Dar de ce lumina reflectată de firele de iarbă nu este verde?

Are de fapt o nuanță verzuie slabă, dar este în mare parte albă, la fel ca lumina reflectată direcțional de pe suprafețele vopsite netede, cum ar fi reflexiile de la o tablă verde sau galbenă sau vitraliul.

Dar picăturile de rouă nu sunt întotdeauna sferice. Ele pot fi distorsionate. Apoi unii dintre ei direcționează lumina în lateral, dar trece pe lângă ochi. Alte picături, ca, de exemplu, cele arătate în Figura 33, au o astfel de formă încât lumina care cade asupra lor, după una sau două reflexii, este îndreptată înapoi spre Soare și pătrunde în ochii observatorului care stă cu spatele la el.

În cele din urmă, trebuie remarcată încă o explicație spirituală a acestui fenomen: doar acele frunze de iarbă reflectă direcțional lumina, pe care cade lumina directă a Soarelui, adică cele care nu sunt ascunse de alte frunze din partea Soarelui. Dacă luăm în considerare că frunzele majorității plantelor își întorc întotdeauna planul spre Soare, atunci este evident că vor exista destul de multe astfel de frunze reflectorizante (Fig. 33, e). Prin urmare, halourile pot fi observate și în absența rouei, pe suprafața unei lunci cosite lin sau a unui câmp comprimat.

MOU „Școala Gimnazială Nr. 8”

Lucrări practice în fizică

Fenomenul de refracție stă la baza funcționării telescoapelor cu refracție (în scopuri științifice și practice, inclusiv marea majoritate a telescoapelor, binoclurilor și altor dispozitive de observare), lentilelor pentru camere foto, de film și de televiziune, microscoape, lupe, ochelari, dispozitive de proiecție, receptoare și transmițătoare de semnale optice, concentratoare de fascicule de lumină puternice, spectroscoape și spectrometre cu prismă, monocromatoare cu prismă și multe alte dispozitive optice care conțin lentile și/sau prisme. Este necesar să se ia în considerare atunci când se calculează funcționarea aproape tuturor dispozitivelor optice. Toate acestea se aplică diferitelor game ale spectrului electromagnetic.

În acustică, refracția sunetului este deosebit de importantă de luat în considerare atunci când se studiază propagarea sunetului într-un mediu neomogen și, desigur, la interfața dintre diferite medii. Poate fi important în tehnologie să se țină cont de refracția valurilor de altă natură, de exemplu, valurile pe apă, diverse valuri în medii active etc.
Refracția în viața de zi cu zi

Refracția are loc la fiecare pas și este percepută ca un fenomen complet obișnuit: puteți vedea cum o lingură care se află într-o ceașcă de ceai va fi „spartă” la limita apei și a aerului. Aici este oportun să rețineți că această observație, cu percepție necritică, oferă o idee incorectă a semnului efectului: fractura aparentă a lingurii are loc în reversul refracția reală a razelor de lumină.

Refracția și reflectarea luminii în picăturile de apă creează un curcubeu.

M refracția multiplă (și parțial reflexia) în elementele mici transparente ale structurii (fulgi de zăpadă, fibre de hârtie, bule) explică proprietățile suprafețelor reflectorizante mate (nu oglindă), cum ar fi zăpadă albă, hârtie, spumă albă.

Refracția în atmosferă explică multe efecte interesante. De exemplu, în anumite condiții meteorologice, Pământul (de la o înălțime mică) poate arăta ca un bol concav (mai degrabă decât parte a unei bile convexe).

Miraj.

M irizh (fr. mirage)- un fenomen optic în atmosferă: reflectarea luminii de către granița dintre straturile de aer cu densitate net diferită. Pentru un observator, o astfel de reflecție constă în faptul că, împreună cu un obiect îndepărtat (sau o secțiune a cerului), este vizibilă imaginea sa imaginară, deplasată față de obiect.
Clasificare

Mirajele sunt împărțite în cele inferioare, vizibile sub obiect, cele superioare, deasupra obiectului și cele laterale.

mirajul inferior

Se observă cu un gradient vertical de temperatură foarte mare (scăzând cu înălțimea) pe o suprafață plană supraîncălzită, adesea un deșert sau un drum asfaltat. Imaginea imaginară a cerului creează iluzia apei la suprafață. Deci, drumul care merge în depărtare într-o zi fierbinte de vară pare umed

mirajul superior

Se observă deasupra suprafeței pământului rece cu o distribuție inversă a temperaturii (creșterea acesteia odată cu înălțimea)

miraj lateral

Uneori observat în apropierea pereților sau stâncilor foarte încălzite.

fata Morgana

Fenomenele complexe ale unui miraj cu o distorsiune accentuată a aspectului obiectelor se numesc Fata Morgana.

halucinant

Unele miraje pot fi cauzate de halucinații rezultate din supraîncălzire și deshidratare.

Lumini polare.

Lumini polare- strălucirea (luminiscența) straturilor superioare ale atmosferei planetelor cu magnetosferă datorită interacțiunii lor cu particulele încărcate ale vântului solar.
Natura aurorelor

P aurorele apar ca urmare a bombardamentului atmosferei superioare de către particulele încărcate care se deplasează spre Pământ de-a lungul liniilor geo-câmpului camp magnetic din regiunea apropiată a Pământului spațiul cosmic numită foaia de plasmă. Proiecția foii de plasmă de-a lungul liniilor câmpului geomagnetic pe atmosfera Pământului are forma unor inele care înconjoară polii magnetici nord și sud (ovale aurorale). Fizica spațială este angajată în dezvăluirea cauzelor care duc la precipitarea particulelor încărcate din stratul de plasmă. S-a stabilit experimental că Rol cheie Precipitațiile sunt stimulate de orientarea câmpului magnetic interplanetar și de presiunea plasmei vântului solar.

În foarte zonă limitată Aurora atmosferei superioare poate fi cauzată de particulele încărcate cu energie scăzută ale vântului solar care intră în ionosfera polară prin cuspidele polare nordice și sudice. În emisfera nordică, aurora cuspidă poate fi observată peste Svalbard în jurul prânzului.

În ciocnirea particulelor energetice ale stratului de plasmă cu atmosfera superioară are loc o excitație a atomilor și moleculelor gazelor care alcătuiesc compoziția sa. Radiația atomilor excitați este în domeniul vizibil și este observată ca aurora. Spectrele aurorelor depind de compoziția atmosferei planetelor: de exemplu, dacă pentru Pământ liniile de emisie de oxigen excitat și azot din domeniul vizibil sunt cele mai strălucitoare, atunci pentru Jupiter - liniile de emisie de hidrogen în ultraviolete .

Deoarece ionizarea de către particulele încărcate are loc cel mai eficient la sfârșitul traseului particulelor, iar densitatea atmosferei scade odată cu înălțimea conform formulei barometrice, înălțimea apariției aurorelor depinde destul de puternic de parametrii atmosferei planetei, pt. De exemplu, pentru Pământ, cu compoziția sa destul de complexă a atmosferei, se observă o strălucire roșie a oxigenului la altitudini de 200-400 km, iar strălucirea comună a azotului și oxigenului - la o altitudine de ~110 km. În plus, acești factori determină și forma aurorelor - un vârf neclar și destul de ascuțit limita inferioară. (vezi Fig. 3).
P aurorele pământului

Aurorele sunt observate în principal la latitudini mari ale ambelor emisfere în zone ovale - centuri care înconjoară polii magnetici ai Pământului - ovale aurorale. Diametrul ovalelor aurorale este de ~ 3000 km în timpul liniștii Soarelui, pe partea de zi limita zonei este la 10–16° distanță de polul magnetic, iar pe partea de noapte este de 20–23°. Deoarece polii magnetici ai Pământului sunt separați de cei geografici cu ~12°, aurorele sunt observate la latitudini de 67-70°, totuși, uneori activitatea solară ovalul auroral se extinde și aurorele pot fi observate la latitudini inferioare - 20-25° sud sau nord de limitele manifestării lor obișnuite.

Aurorele primăvara și toamna apar mult mai des decât iarna și vara. Vârful de frecvență cade pe perioadele cele mai apropiate de primăvară și echinocții de toamnă. În timpul aurorei un timp scurt iese în evidență o cantitate mare energie (în timpul uneia dintre perturbațiile înregistrate în 2007 - 5x1014 jouli, aproximativ la fel ca în timpul unui cutremur cu magnitudinea 5,5.

Când este privită de la suprafața Pământului, Aurora Borealis se manifestă sub forma unei străluciri generale a cerului care se schimbă rapid sau sub formă de raze, dungi, coroane, „perdele” în mișcare. Durata aurorelor variază de la zeci de minute la câteva zile.

Aurore ale altor planete sistem solar

M Câmpurile magnetice ale planetelor gigantice ale Sistemului Solar sunt mult mai puternice decât câmpul magnetic al Pământului, ceea ce determină o scară mai mare a aurorelor acestor planete în comparație cu aurorele Pământului. O caracteristică a observațiilor de pe Pământ (și, în general, de la zonele interioare Sistemul solar) al planetelor gigantice este că ele se confruntă cu observatorul cu partea iluminată de Soare și în domeniul vizibil aurorele lor se pierd în lumina reflectată a soarelui. Cu toate acestea, datorită conținutului ridicat de hidrogen din atmosferele lor, radiația hidrogenului ionizat în domeniul ultraviolet și albedo scăzut al planetelor gigantice în ultraviolete, cu ajutorul telescoapelor extra-atmosferice (telescopul spațial Hubble), destul de au fost obținute imagini clare ale aurorelor acestor planete.

O caracteristică a lui Jupiter este influența sateliților săi asupra aurorelor: în zonele de „proiecții” de fascicule de linii de câmp magnetic de pe ovalul auroral al lui Jupiter, se observă zone luminoase ale aurorei, excitate de curenții cauzați de mișcarea sateliți în magnetosfera sa și ejectarea materialului ionizat de către sateliți - aceasta din urmă este deosebit de pronunțată în cazul lui Io cu vulcanismul său.

H și imaginea aurorei lui Jupiter, luată telescopul spațial„Hubble” (Fig. 4) se remarcă următoarele proiecții: Io (un loc cu o „coadă” de-a lungul membrului stâng), Ganimede (în centru) și Europa (chiar sub și în dreapta pistei Ganimede).

Ori de câte ori apare un curcubeu, acesta este întotdeauna format din jocul de lumină pe picăturile de apă. De obicei, acestea sunt picături de ploaie, uneori mici picături de ceață. Pe cele mai mici picături, cum ar fi cele care alcătuiesc norii, curcubeul nu este vizibil.

Un curcubeu apare din cauza soarelui lumina este refractată de picăturile de apă suspendat în aer. Aceste picături deviază lumina în moduri diferite. Culori diferite, ca urmare lumină albă se extinde într-un spectru.

Într-o noapte strălucitoare cu lună puteți vedea curcubeu de pe lună. Deoarece vederea umană este concepută astfel încât, în condiții de lumină slabă, ochiul să nu perceapă bine culorile, curcubeul lunar arată albicios; cu cât lumina este mai strălucitoare, cu atât curcubeul este „mai colorat”.

Conform unei vechi credințe engleze, un vas cu aur poate fi găsit la picioarele fiecărui curcubeu. Chiar și acum există oameni care își imaginează că pot ajunge cu adevărat la fundul curcubeului și că acolo este vizibilă o lumină pâlpâitoare specială.

Este destul de evident că curcubeul nu este în niciuna anumit loc , ca lucrul real; nu este altceva decât lumină care vine dintr-o anumită direcție.

Cel mai des observat curcubeul primar unde lumina suferă o reflexie internă. Calea razelor este prezentată în figura de mai jos. În curcubeul primar, culoarea roșie este în afara arcului, raza sa unghiulară este de 40-42 °.

Uneori poți vedea un alt curcubeu, mai puțin strălucitor în jurul primului. aceasta curcubeu secundar, în care lumina este reflectată de două ori în picătură. În curcubeul secundar, ordinea „inversată” a culorilor este violet la exterior și roșu la interior. Raza unghiulară a curcubeului secundar este de 50-53°.

Ordinea culorilor din al doilea curcubeu este inversă ordinii din primul; se înfruntă cu dungi roșii.

Diagrama de formare a curcubeului

1. picătură sferică,
2. reflecție internă,
3. curcubeu primar,
4. refracţie,
5. curcubeu secundar,
6. fascicul de lumină care intră
7. cursul razelor în timpul formării curcubeului primar,
8. calea razelor în timpul formării unui curcubeu secundar,
9. observator,
10. Zona de formare curcubeu,
11. regiunea de formare a curcubeului.
12. regiunea de formare a curcubeului.

Centrul cercului descris de curcubeu se află întotdeauna pe o linie dreaptă care trece prin Soare (Lună) și ochiul observatorului, adică este imposibil să vezi soarele și curcubeul în același timp fără a folosi oglinzi.

De fapt, curcubeul este un cerc complet. Nu-l putem urmări dincolo de orizont doar pentru că nu putem vedea picăturile de ploaie căzând sub noi.

De la un avion sau un teren înalt, se poate vedea un cerc complet.

„Șapte culori ale curcubeului” există doar în imaginație. Este o frază retorică care a trăit atât de mult pentru că rareori vedem lucrurile așa cum sunt cu adevărat. De fapt, culorile curcubeului se transformă treptat una în alta și doar ochiul le combină involuntar în grupuri.

Tradiția evidențierii în curcubeu 7 culori a plecat de la Isaac Newton, pentru care cifra 7 avea o semnificație simbolică specială (fie din motive pitagoreice, fie din motive teologice). Tradiția de a distinge 7 culori în curcubeu nu este universală, de exemplu, bulgarii au 6 culori în curcubeu.

Pentru a memora succesiunea de culori din curcubeu, există fraze mnemonice, primele litere ale fiecărui cuvânt în care corespund primelor litere din numele culorilor (Roșu, Portocaliu, Galben, Verde, Albastru, Albastru, Violet).

"La fiecare despre hotnik și face h nat, G de Cu merge f azan". „Cum când Jacques clopoțelul a spart un felinar cu capul”.