Ші явища - сайт олександра Таранова
Про птіческіе явища в природі.
Явища, пов'язані з віддзеркаленням світла. Предмет і його віддзеркалення.
Те, що відбитий у воді пейзаж не відрізняється від реального, а тільки перевернений "вверх ногами», далеко не так. Якщо людина подивиться пізно увечері, як відбиваються в воді світильники або як відбивається берег, що спускається до води, то віддзеркалення здасться йому укороченим і зовсім "зникне", якщо спостерігач знаходиться високо над поверхнею води. Також ніколи не можна побачити відображення верхівки каменя, частина якого занурена в воду.
Пейзаж бачиться спостерігачеві таким, як якби на нього дивилися з точки, що знаходиться на стільки глибше поверхні води, наскільки око спостерігача знаходиться вище поверхні. Різниця між пейзажем і його зображенням зменшується у міру наближення ока до поверхні води, а так само в міру віддалення об'єкта.
Радуга - це красиве небесне явище - завжди привертала увагу людини.
Вперше теорія веселки була дана в 1637 році Рене Декартом. Він пояснив веселку, як явище, пов'язане з відображенням і заломленням світла в дощових краплях.
Веселка спостерігається осторонь, протилежною Сонцю, на тлі дощових хмар або дощу. Різнобарвна дуга зазвичай знаходиться від спостерігача на відстані 1 2 км. а іноді її можна спостерігати на відстані 2 3 м на тлі водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води.
У веселки розрізняють сім основних кольорів, що плавно переходять один в інший. Вид дуги, яскравість кольорів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок води і їх кількості. Великі краплі створюють вужчу веселку, з різко виділяються квітами, малі - дугу розпливчасту, бляклу і навіть білу. Ось чому яскрава вузька веселка видно влітку після грозового дощу, під час якого падають великі краплі.
Найчастіше ми спостерігаємо одну веселку. Нерідкі випадки, коли на небосхилі з'являються одночасно дві веселкові смуги, розташовані одна за одною; спостерігають і ще більше число небесних дуг - три, чотири і навіть п'ять одночасно.
Одним з найкрасивіших оптичних явищ природи є полярне сяйво. У більшості випадків полярні сяйва мають зелений або синьо-зелений відтінок з зрідка з'являються плямами або облямівкою рожевого або червоного кольору. Полярні сяйва спостерігають в двох основних формах - у вигляді стрічок і у вигляді плям.
За яскравості сяйва розділяють на чотири класи, що відрізняються один від одного на порядок. До 1-го класу відносяться сяйва, ледве помітні і приблизно рівні по яскравості Чумацькому Шляху, сяйво ж 4-ого класу освітлюють Землю так яскраво, як повний Місяць.
Світловий промінь в геометричній оптиці - лінія, вздовж якої переноситься світлова енергія. Менш чітко, але більш наочно, можна назвати світловим променем пучок світла малого поперечного розміру.
Поняття світлового променя є наріжним наближенням геометричної оптики. У цьому визначенні мається на увазі, що напрямок потоку променевої енергії (хід світлового променя) не залежить від поперечних розмірів пучка світла. В силу того, що світло являє собою хвильове явище, має місце дифракція, і в результаті вузький пучок світла поширюється не в якомусь одному напрямку, а має кінцеве кутовий розподіл.
Закон прямолінійного поширення світла: в прозорій однорідному середовищі світло поширюється по прямих лініях.
У зв'язку з законом прямолінійного поширення світла з'явилося поняття світловий промінь, який має геометричний сенс як лінія, уздовж якої поширюється світло. Реальний фізичний зміст мають світлові пучки кінцевої ширини. Світловий промінь можна розглядати як вісь світлового пучка. Оскільки світло, як і будь-яке випромінювання, переносить енергію, то можна говорити, що світловий промінь вказує напрямок перенесення енергії світловим пучком. Також закон прямолінійного поширення світла дозволяє пояснити, як виникають сонячні і місячні затемнення (На малюнку зображено сонячне затемнення. При місячному затемненні Місяць і Земля "змінюються" місцями).
Дисперсія світла (розкладання світла) - це явище залежності абсолютного показника заломлення речовини від довжини хвилі (або частоти) світла (частотна дисперсія), або, що те ж саме, залежність фазової швидкості світла в речовині від довжини хвилі (або частоти). Експериментально відкрита Ньютоном близько 1672 року, хоча теоретично досить добре пояснена значно пізніше.
Колір - якісна суб'єктивна характеристика електромагнітного випромінювання оптичного діапазону, що визначається на підставі виникає фізіологічного зорового відчуття і залежна від ряду фізичних, фізіологічних і психологічних факторів.
Відчуття кольору виникає в мозку при порушенні та гальмуванні цветочувствітельних клітин - рецепторів очної сітківки людини або іншої тварини, колбочках. Вважається (хоча на сьогоднішній день так ніким і не доведено), що у людини і приматів існує три види колбочок розрізняються по спектральної чутливості - умовно «червоні», умовно «зелені» і умовно «сині». Світлочутливість колб невисока, тому для гарного сприйняття кольору необхідна достатня освітленість або яскравість. Найбільш багаті колірними рецепторами центральні частини сітківки.
Кожне колірне відчуття у людини може бути представлено у вигляді суми відчуттів цих трьох кольорів (т.зв. «яктрьохкомпонентна теорія колірного зору»). Встановлено, що рептилії, птахи і деякі риби мають більш широку область відчувається оптичного випромінювання. Вони сприймають ближній ультрафіолет (300-380 нм), синю, зелену і червону частину спектру. При досягненні необхідної для сприйняття кольору яскравості найбільш високочутливі рецептори сутінкового зору - палички - автоматично відключаються.
Відображення - явище часткового або повного повернення хвиль (електромагнітних), що досягають кордону розділу двох середовищ (перешкоди), в те середовище, з якої вони підходять до цієї межі.
Закон відбиття світла - встановлює зміна напрямку ходу світлового променя в результаті зустрічі з відображає (дзеркальної) поверхнею: падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з нормаллю до поверхні, що відбиває в точці падіння, і ця нормаль ділить кут між променями на дві рівні частини. Широко поширена, але менш точне формулювання «кут відбиття дорівнює куту падіння» не вказує точний напрям відображення променя.
Універсальним у фізиці поняттям є швидкість світла c. Її значення в вакуумі являє собою не тільки граничну швидкість поширення електромагнітних коливань будь-якої частоти, а й взагалі граничну швидкість поширення будь-якого впливу на матеріальні об'єкти. При поширенні світла в різних середовищах швидкість світла v зменшується: v = c / n. де n є показник заломлення середовища, що характеризує її оптичні властивості і залежить від частоти світла: n = n (v).
Переломлення - зміна напрямку поширення хвиль електромагнітного випромінювання, що виникає на межі поділу двох прозорих для цих хвиль середовищ або в товщі середовища з безперервно змінюються властивостями.
Заломлення світла на межі двох середовищ дає парадоксальний зоровий ефект: перетинають кордон розділу прямі предмети в більш щільною середовищі виглядають утворюють більший кут з нормаллю до кордону розділу (тобто переломлених «вгору»); в той час як промінь, що входить в більш щільну середу, поширюється в ній під меншим кутом до нормалі (тобто заломлюється «вниз»). Цей же оптичний ефект призводить до помилок в візуальному визначенні глибини водойми, яка завжди здається менше, ніж є насправді.
Заломлення світла в атмосфері Землі призводить до того, що ми спостерігаємо схід Сонця дещо раніше, а захід трохи довше, ніж це мало б місце за відсутності атмосфери. З тієї ж причини поблизу горизонту диск Сонця виглядає помітно сплющеним вздовж вертикалі.
Закон Снеллиуса заломлення світла описує заломлення світла на межі двох середовищ. Також можна застосувати і для опису заломлення хвиль має іншу природу, наприклад звукових.
Кут падіння світла на поверхню пов'язаний з кутом заломлення співвідношенням
тут:
n1 - показник заломлення середовища, з якої світло падає на межу поділу;
A1 - кут падіння світла - кут між падаючим на поверхню променем і нормаллю до поверхні;
n2 - показник заломлення середовища, в яку світло потрапляє, пройшовши кордон розділу;
A2 - кут заломлення світла - кут між минулим через поверхню променем і нормаллю до поверхні.
Лінза - деталь з оптично прозорого однорідного матеріалу, обмежена двома полірованими заломлюючими поверхнями обертання, наприклад, сферичними або плоскою і сферичною. В даний час все частіше застосовуються і «асферичні лінзи», форма поверхні яких відрізняється від сфери. Як матеріал лінз зазвичай використовуються оптичні матеріали, такі як скло, оптичне скло, оптично прозорі пластмаси та інші матеріали.
Залежно від форм розрізняють збирають (позитивні) і розсіюють (негативні) лінзи. До групи збірних лінз зазвичай відносять лінзи, у яких середина товщі їх країв, а до групи розсіюють - лінзи, краї яких товщі середини. Слід зазначити, що це вірно, тільки якщо показник заломлення у матеріалу лінзи більше, ніж у навколишнього середовища. Якщо показник заломлення лінзи менше, ситуація буде зворотною. Наприклад, бульбашка повітря в воді - двоопуклої рассеивающая лінза.
Лінзи характеризуються, як правило, своєю оптичною силою (вимірюється в діоптріях), або фокусною відстанню.
Якщо на лінзу буде падати світло від дуже віддаленого джерела, промені якого можна уявити йдуть паралельним пучком, то при виході з неї промені переломив під великим кутом, і точка F, точка перетину цих променів, переміститься на оптичної осі ближче до лінзи. За даних умов точка перетину променів, що вийшли з лінзи, називається фокусом F. а відстань від центру лінзи до фокуса - фокусною відстанню.
Оптична сила - величина, що характеризує здатність заломлення осесиметричних лінз і зосереджених оптичних систем з таких лінз. Вимірюється оптична сила в діоптріях (в системі СІ) і обернено пропорційна фокусної відстані:
Побудова зображень, що дає тонка лінза.
Розглянемо промінь SA довільного напрямку, що падає на лінзу в точці A. Побудуємо лінію його поширення після заломлення в лінзі. Для цього побудуємо промінь OB, паралельний SA і проходить через оптичний центр O лінзи. По першому властивості лінзи промінь OB не змінить свого напрямку і перетне фокальну площину в точці B. За другим властивості лінзи паралельний йому промінь SA після заломлення повинен перетнути фокальній площині в тій же точці. Таким чином, після проходження через лінзу промінь SA піде по шляху AB.
Аналогічним чином можна побудувати інші промені, наприклад промінь SPQ.
Позначимо відстань SO від лінзи до джерела світла через u, відстань OD від лінзи до точки фокусування променів через v, фокусна відстань OF через f. Виведемо формулу, що зв'язує ці величини.
Розглянемо дві пари подібних трикутників: 1) SOA і OFB; 2) DOA і DFB. запишемо пропорції
Розділивши першу пропорцію на другу, одержимо
Після поділу обох частин висловлювання на v і перегрупування членів, приходимо до остаточної формулою
Фотометрія. Сила світла і освітленість.
Фотометрія - загальна для всіх розділів прикладної оптики наукова дисципліна, на підставі якої виробляються кількісні вимірювання енергетичних характеристик поля випромінювання.
Сила світла - це кількісна величина потоку випромінювання, що припадає на одиницю тілесного кута межі його поширення. Іншими словами це кількість світла (в люменах), що припадає на 1 стерадіан.
Тілесний кут потрібно вибирати таким чином, щоб обмежуваний їм потік можна було б вважати найбільш рівномірним. Тоді одиниця тілесного кута в цьому напрямку від джерела буде містити силу світла чисельно рівну світлового потоку
Одиниця виміру СІ: кандела (кд) = люмен (лм) / стерадіан (ср)
Освітленість - фізична величина, що чисельно дорівнює світловому потоку, що падає на одиницю поверхні:
Одиницею вимірювання освітленості в системі СІ служить люкс (1 люкс = 1 люмен / кв.метр).
Світловий потік - фізична величина, що характеризує «кількість» світлової енергії у відповідному потоці випромінювання. Іншими словами, це потужність такого випромінювання, яке є для сприйняття нормальним людським оком (Ф).
Око - сенсорний орган людини і тварин, що володіє здатністю сприймати електромагнітне випромінювання в світловому діапазоні довжин хвиль і забезпечує функцію зору. Через очей надходить 90 відсотків інформації з навколишнього світу.
Короткозорим називається таке око, у якого фокус при спокійному стані очного м'яза лежить всередині очі. Короткозорість може бути обумовлена великим видаленням сітківки від кришталика в порівнянні з нормальним оком. Якщо предмет розташований на відстані 25 см від короткозорого очі, то зображення предмета вийде не на сітківці, а ближче до кришталика, попереду сітківки. Щоб зображення виявилося на сітківці, потрібно наблизити предмет до ока. Тому у короткозорого очі відстань найкращого бачення менше 25 см. Далекозорим називається очей, у якого фокус при спокійному стані очного м'яза лежить за сітківкою. Далекозорість також може бути обумовлена тим, що сітківка розташована ближче до кришталика в порівнянні з нормальним оком і зображення предмета виходить за сітківкою такого очі. Якщо предмет видалити від ока, то зображення потрапить на сітківку, звідси і назва цього недоліку - далекозорість.
Короткозорість і далекозорість усуваються застосуванням лінз. Винахід очок стало великим благом для людей, які мають вади зору.
У короткозорого ока зображення виходить всередині очі попереду сітківки. Щоб воно пересунулася на сітківку, потрібно зменшити оптичну силу заломлюючої системи ока. Для цього застосовують розсіюють лінзу.
Оптичну силу системи далекозорого очі потрібно, навпаки, посилити, щоб зображення потрапило на сітківку. Для цього використовують збирає лінзу.
Оптичні прилади - пристрої, в яких випромінювання будь-якої області спектра (ультрафіолетовій, видимій, інфрачервоній) перетвориться (пропускається, відбивається, заломлюється, поляризується). Вони можуть збільшувати, зменшувати, покращувати (в окремих випадках погіршувати) якість зображення, давати можливість побачити шуканий предмет побічно.
Термін "Оптичні прилади" є окремим випадком більш загального поняття оптичних систем, яке також включає в себе біологічні органи, здатні перетворювати світлові хвилі.
Зорова (підзорна) труба - оптичний прилад для спостереження віддалених об'єктів, складається з об'єктива, що створює дійсне зображення об'єктів, і окуляра для збільшення цього зображення.
Мікроскоп - прилад, призначений для отримання збільшених зображень, а також вимірювання об'єктів або деталей структури, невидимих неозброєним оком. Являє собою сукупність лінз.
Лупа - оптична система, що складається з лінзи або декількох лінз, призначена для збільшення і спостереження дрібних предметів, розташованих на кінцевій відстані.
Ваші друзі і випадкові відвідувачі завдяки цьому додадуть Вам і моєму сайту рейтинг