Презентация - "Презентация по физике Оптические явления"

АУГСГИП
Выполнил : Матюшкин Дмитрий
Студент группы 9 з-223 к
Г. Санкт-Петербург
2022 г
«Оптическое явление в природе»

ОПТИКА (от греч. ὀπτιϰή – нау­ка о зри­тель­ных вос­при­яти­ях), раз­дел фи­зи­ки, в ко­то­ром изу­ча­ют­ся оп­тич. из­лу­че­ние (свет в ши­ро­ком по­ни­ма­нии), его рас­про­стра­не­ние и яв­ле­ния, на­блю­дае­мые при взаи­мо­дей­ст­вии све­та с ве­ще­ст­вом.
Оп­тич. из­лу­че­ние пред­став­ля­ет со­бой элек­тро­маг­нит­ные вол­ны ви­ди­мо­го, ульт­ра­фио­ле­то­во­го и ин­фра­крас­но­го диа­па­зо­нов. Оп­тич. ис­сле­до­ва­ния ха­рак­те­ри­зу­ют­ся общ­но­стью тех­нич. средств и ме­то­дов ана­ли­за яв­ле­ний в ука­зан­ных диа­па­зо­нах. Для та­ких средств и ме­то­дов ха­рак­тер­но ис­поль­зо­ва­ние как вол­но­вых, так и кор­пус­ку­ляр­ных свойств из­лу­че­ния. По тра­ди­ции О. при­ня­то под­раз­делять на гео­мет­ри­че­скую, фи­зи­че­скую и фи­зио­ло­ги­че­скую.

Что это за наука – Оптика,
Что это за наука – Оптика, исследовать оптические явления в природе: познакомиться с сущностью наблюдаемых природных явлений, объяснить их на основе физических законов и теорий, «раскрыть тайны» оптических природных явлений.





Роль оптики в развитии физики.
Оптика открыла человеческому разуму дорогу в микромир, она же позволила ему проникнуть в тайны звездных миров. Оптика охватывает все стороны нашей практической деятельности.

 

Явления связанные с преломлением света.
Радуга

Радуга — это оптическое
явление, связанное с
преломлением световых
лучей на многочисленных
капельках дождя. Однако
далеко не все знают, как
именно преломление света
на капельках дождя приводит
к возникновению на небосводе
гигантской многоцветной дуги.
1

Возникновение радуги
Именно в водяной капле происходят оптические явления, из-за которых возникает радуга: преломление света на границе воздух–вода по закону «отношение синуса угла падения к синусу угла отражения равно относительному показателю преломления»; отражение света на границе вода–воздух по закону «угол отражения равен углу падения луча»; дисперсия света, т.е. разложение белого света в спектр.


Условия возникновения радуги: наличие капель воды диаметром 0,08–0,20 мм; особое положение наблюдателя – спиной к солнцу, вне дождевой зоны, при высоте солнца над горизонтом не более 42°. Верхняя часть радуги всегда красного цвета, нижняя – фиолетового.
2

Возникновение радуги
Верхняя полоса у радуги – всегда красная и находится не выше 420 над горизонтом. Нижняя полоса – фиолетовая, а между ними находятся все остальные цвета. Чем выше Солнце над горизонтом, тем
меньшую часть радуги мы видим. Космонавты с борта орбитальной станции видят всё радужное кольцо целиком. Когда Солнце находится выше 430, тогда радуга не видна. Радугу можно наблюдать в брызгах фонтана, водопада, при работе поливочной машины, на росе, покрывающей траву.
3

Персидский астроном Qutb al-Din al-Shirazi (1236—1311), а возможно, его ученик Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена.
Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришел к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из нее.
Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге».
Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нем выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение. Причём первоначально он различал только пять цветов - красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей «Оптике». Но вспоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.

История исследования радуги учеными

ГАЛО светящийся круг вокруг Солнца или Луны











Гало — оптическое явление, заключающееся в образовании светящегося кольца вокруг источника света. Термин произошёл от фр. и греч. - «световое кольцо». Гало обычно возникают вокруг Солнца или Луны, иногда — вокруг других мощных источников света, таких как уличные огни. Они вызваны преимущественно отражением и преломлением света ледяными кристаллами в перистых облаках и туманах.
Светлые круги вокруг солнца, или гало, наряду с радугой и солнечным сиянием одно из самых прекрасных и великолепных явлений, которое предлагает нам небо. Оно нечасто появляется, поэтому кажется чудом, требующим разъяснений.

Причины появления гало

Эффект гало получается в результате дисперсии солнечного света в ледяных кристаллах перисто-слоистых облаков в верхней тропосфере с температурой окружающей среды -40°С. Большинство кристаллов имеет форму
шестиугольной призмы. Войдя через одну грань, свет преломляется и выходит через другую.
Согласно геометрии минимальный угол, на который отклоняется свет, преломившись два раза при входе-выходе в гексагональном кристалле равен 22°. Поэтому при образовании 22-градусного гало виден круг на расстоянии 22 градуса или 1/8 всего небосвода от солнца (от горизонта до зенита или самой высокой точки в небе 90 градусов). Он сделан кристаллами, которые преломили солнечный свет на минимальный угол.




Эффект гало получается в результате дисперсии солнечного света в ледяных кристаллах перисто-слоистых облаков в верхней тропосфере с температурой окружающей среды -40°С. Большинство кристаллов имеет форму шестиугольной призмы. Войдя через одну грань, свет преломляется и выходит через другую.
Согласно геометрии минимальный угол, на который отклоняется свет, преломившись два раза при входе-выходе в гексагональном кристалле равен 22°. Поэтому при образовании 22-градусного гало виден круг на расстоянии
22 градуса или 1/8 всего небосвода от солнца (от горизонта до зенита или самой высокой точки в небе 90 градусов). Он сделан кристаллами, которые преломили солнечный свет на минимальный угол.

Оптическое явление
Другое оптическое явление, которое регулярно возникает вместе со светящимся ореолом – это паргелий, по-другому называемый «ложным солнцем». Это два эффектных световых пятна, белые или радужные. Один из них расположен слева, а другой – справа от источника на той же высоте над горизонтом, хотя часто видится только один из них.
1

Виды





В зависимости от того, как кристаллы распределены в облаке,
то есть от того, как они ориентированы, и присутствуют в большем или меньшем количестве, появляется ореол разной интенсивности.

Еще в древности светящимся кольцам на небе приписывалось мистическое значение. Было замечено, что солнечное гало наблюдается накануне перемены погоды, являясь ее
предвестником. Это объяснимо, так как перисто-слоистые облака составляют систему облаков теплого фронта. Они предвещают приближение потепления. Рауга зимой предупреждает о сильных морозах и снежных метелях.
2

ВИДЫ






Если кристаллы расположены хаотично, то возникает 22-градусное гало – наиболее часто наблюдаемый эффект.
Если ориентация кристаллов правильно вертикальная, то образуется белое свечение – ложные солнца.
Касательная дуга появляется когда солнечный свет преломляется падающими шестиугольными кристаллами льда, длинные оси которых ориентированы горизонтально.
Феномен в виде столба возникает в ранние утренние часы. Вмести с ним можно заметить паргелический круг чисто белого цвета, расположенный параллельно горизонту.
Вид светящегося эффекта «световой лес» можно наблюдать зимней ночью в сильный мороз. Образуется он от нескольких искусственных источников света и похож на северное сияние.
3

Световой Лес

Закат солнца






Солнце… С самых древних времен люди обожествляли небесное светило, понимая, что жизнь без него невозможна. Однако заход солнца вызывал у древних людей страх и трепет, им казалось, что оно умирает . Данная работа посвящена этому таинственному и прекрасному явлению. Хотелось бы выделить основные вопросы, которые мы будем затрагивать
1Оттенки заката .2 Размер солнца .3 Уникальность каждого заката.4 Предсказание погоды.
Приближаясь к горизонту, Солнце не только теряет яркость, но и начинает постепенно менять свой цвет - в его спектре во все возрастающей степени подавляется коротковолновая часть (красные цвета). Одновременно начинает окрашиваться и небо. В окрестности Солнца оно приобретает желтоватые и оранжевые тона, а над противосолнечной частью горизонта появляется бледная полоса со слабо выраженной гаммой цветов.





1

Оттенки заката









2
К моменту захода Солнца, уже принявшего темно-красный цвет, вдоль солнечного горизонта вытягивается яркая полоса зари, окраска которой изменяется снизу вверх от оранжево-желтой до зеленовато-голубой. Над ней раскидывается округлое яркое почти неокрашенное сияние.
«Пояс Венеры»
В то же время у противоположного горизонта начинает медленно подниматься синевато-серый тусклый сегмент тени Земли, окаймленный розовым поясом ("Пояс Венеры"). Хотя вы наверняка видели это явление, но могли и не обращать на него внимания. При безоблачных сумерках, перед самым восходом Солнца или сразу после заката, небо над горизонтом приобретает немного необычный розоватый оттенок. Голубой цвет неба над поясом возникает благодаря обычному рассеянию солнечного света в атмосфере. В поясе Венеры, однако, атмосфера рассеивает свет заходящего (или восходящего) Солнца, которое выглядит более красным. Пояс Венеры можно увидеть из любого места при условии ясного горизонта.
«Лучи Будды»

Оттенки заката









3
Тем временем тень Земли быстро надвигается на небо, ее очертания становятся расплывчатыми, а розовое окаймление еле заметным.
Постепенно пурпурный свет затухает, облака темнеют, их силуэты отчетливо выступают на фоне блекнущего неба и только у горизонта, там где скрылось Солнце, сохраняется яркий разноцветный сегмент зари. Многие люди наверное знакомы с одним из наиболее неожиданных явлений природы: иногда самый последний луч солнца приобретает зеленый, чистый, металлический оттенок зеленого цвета, который на картине считали бы большой ложью художника. Юлиус Верне написал целую новеллу о зеленом луче, о зеленой вспышке. Говорят, что у того, кто увидит зеленый луч, всегда будет счастье в любви! Зеленый луч
Солнечный диск у горизонта благодаря кажущейся сплюснутости небесной сферы представляется в несколько раз большего размера, чем когда солнце находится в зените. При влажном теплом воздухе диск становится слегка вытянутым по горизонту, приобретая форму овала, окрашивается в яркий красный цвет; при холодном сухом воздухе он бледнеет, форма его становится круглой, но размеры становятся меньше. Это происходит из-за неодинакового преломления лучей различных частей солнечного спектра, отличающихся разной длиной волн, проходящих воздушные массы с разными физическими свойствами.

«Лучи Будды»
«Пояс Венеры!
Зеленый луч

Сияние









Полярное сияние,

Северное сияние (Aurora Borealis),

Южное сияние (Aurora Australis),

Аврора (Aurora), устар. «па́зори» — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, возникающее вследствие взаимодействия магнитосферы планеты с заряженными частицами солнечного ветра.

Виды
Точечное, дискретное северное сияние Точечные, иначе называемые дискретными, могут быть разной яркости. Увидеть х можно лишь глубокой ночью, так как днем они просто неразличимы. На севере России явление прозвали северным полярным, туда ежегодно приезжает множество туристов, желающих наблюдать данное явление.



3
Диффузное Диффузное – в виде безликого свечения в атмосфере. В отличие от точечного, его можно даже не увидеть невооруженным глазом с учетом полной темноты.

Сияние









Северное сияние можно встретить на обоих полюсах планеты. Оно выглядят как неправильный эллипс с центром, расположенным прямо над магнитными полюсами Земли. Ученые выяснили, что полярные сияния полностью отражают друг друга на обоих полюсах Земли. Полностью повторяется не только
форма, но и размеры и цвет.
Где лучше наблюдать за северным сиянием?
Где и как явления появляются исключительно возле магнитных полюсов, авроры следует наблюдать на территориях за границей северного полярного круга.
Еще их можно встретить наблюдают на юге Гренландии, Исландии, в Норвегии и Сибири. Явления можно увидеть на обоих полюсах, в Антарктиде и на юге Индийского океана.

Северное сияние






1
Северное сияние это красивые переливы в верхних участках атмосферы планеты. Там есть магнитосфера, так как часты соприкосновения с заряженными крупицами солнечных ветров. Представляет собой миллионы миниатюрных огоньков, которые отчетливо виднеются в небе. Они могут быть разной формы, цветов, размеров. В считанные секунды небеса окрашиваются всем спектром оттенков и сияют на протяжении многих километров. В это время может складываться ощущение, что на улице день.
Михаил Ломоносов выявил главную причину возникновения северного сияния – она заключалась во взаимодействии
электрических токов в атмосфере.
Заряженные частички Солнца, попадая в
атмосферу планеты, взаимодействуют с
воздухом, после чего появляются
волшебные переливы огоньков.

Северное сияние









2
Планета – магнит для заряженных частичек, образующий магнитные поля, благодаря металлическому ядру. Данное притяжение манит все заряженные объекты и направляет в сторону своих магнитных полюсов. В Северном и Южном полушарии солнечный ветер сталкивается с земной атмосферой, создавая напряжение, преобразующееся в свет, что и является северным сиянием. Атомы начинают постепенно успокаиваться, появляется световой фотофон.
При потере азотом электронов цвет сияния будет
синих и фиолетовых оттенков. Если азот ничего
не теряет
– красноватых, а если с электроном
будет взаимодействовать кислород, то возникают
зеленые и красные оттенки.

Полярное сияние





Полярное сияние как природное явление классифицируются на диффузное и точечное (дискретное). Диффузное выглядит как
безликое свечение в небе, которое может быть
не видно невооруженным глазом, даже в
темную ночь. Точечные — различаются по
яркости, от едва видимых невооруженным
глазом, до достаточно ярких, настолько, чтобы
читать газету в ночное время. 
Точечноесеверное сияние можно увидеть только на ночном
небе, потому что оно не настолько яркое, чтобы стать
заметным и днем. 
Полярное сияние на севере
России известно, как северное полярное сияние.
Полярное сияние или аврора (Aurora Borealis) это естественное свечение (люминесценция) неба, которое хорошо видно, особенно, в высоких широтах, оно вызвано столкновением заряженных частиц с атомами в верхних слоях атмосферы (термосферы).

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !