Оптические явления

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ ОПТИЧЕКИЕ ЯВЛЕНИЯ Явления, связанные с преломлением света Мираж Некоторые виды миражей. Из большего многообразия миражей выделим несколько видов озерные миражи, называемые также нижними миражами, верхние миражи, двойные и тройные миражи, миражи сверхдальнего видения. Нижние озерные миражи возникают над сильно нагретой поверхностью. Верхние миражи возникают, наоборот, над сильно охлажденной поверхностью, например над холодной водой.

Если нижние миражи наблюдают, как правило, в пустынях и степях, то верхние наблюдают в северных широтах. Верхние миражи отличаются разнообразием. В одних случаях они дают прямое изображение, в других случаях в воздухе появляется перевернутое изображение. Миражи могут быть двойными, когда наблюдаются два изображения, простое и перевернутое. Эти изображения могут быть разделены полосой воздуха одно может оказаться над линией горизонта, другое под ней , но могут непосредственно смыкаться друг с другом.

Иногда возникает еще одно - третье изображение. Особенно удивительны миражи сверхдальнего видения. К. Фламмарион в своей книге Атмосфера описывает пример подобного миража Опираясь на свидетельства нескольких лиц, заслуживающих доверия, я могу сообщить про мираж, который видели в городе Вервье Бельгия в июне 1815 г. Однажды утром жители города увидели в небе войско, и так ясно, что можно было различить костюмы артиллеристов и даже, например, пушку со сломанным колесом, которое

вот-вот отвалится Это было утро сражения при Ватерлоо! Описанный мираж изображен в виде цветной акварели одним из очевидцев. Расстояние от Ватерлоо до Вервье по прямой линии составляет более 100км. Известны случаи, когда подобные миражи наблюдались и на больших расстояниях до 1000км. Летучего голландца следует отнести именно к таким миражам.

Объяснение нижнего озерного миража. Если воздух у самой поверхности земли сильно нагрет и, следовательно, его плотность относительно мала, то показатель преломления у поверхности будет меньше, чем в более высоких воздушных слоях. В соответствии с установленным правилом, световые лучи вблизи поверхности земли будут в данном случае изгибаться так, чтобы их траектория была обращена выпуклостью вниз. Пусть в точке A находится наблюдатель. Световой луч от некоторого участка голубого неба попадет в глаз

наблюдателя, испытав указанное искривление. А это означает, что наблюдатель увидит соответствующий участок небосвода не над линией горизонта, а ниже ее. Ему будет казаться, что он видит воду, хотя на самом деле перед ним изображение голубого неба. Если представить себе, что у линии горизонта находятся холмы, пальмы или иные объекты, то наблюдатель увидит и их перевернутыми, благодаря отмеченному искривлению лучей, и воспримет как отражения соответствующих объектов в несуществующей воде.

Так возникает иллюзия, представляющая собой озерный мираж. Простые верхние миражи. Можно предположить, что воздух у самой поверхности земли или воды не нагрет, а, напротив, заметно охлажден по сравнению с более высокими воздушными слоями. Световые лучи в рассматриваемом случае изгибаются так, что их траектория обращена выпуклостью вверх. Поэтому теперь наблюдатель может видеть объекты, скрытые от него за горизонтом, причем он будет видеть

их вверху как бы висящими над линией горизонта. Поэтому такие миражи называют верхними. Верхний мираж может давать как прямое, так и перевернутое изображение. Прямое изображение возникает, когда показатель преломления воздуха уменьшается с высотой относительно медленно. При быстром уменьшении показателя преломления образуется перевернутое изображение. В действительности нет скачкообразной границы между слоями воздуха, переход совершается постепенно.

Но если он совершается достаточно резко, то верхний мираж даст перевернутое изображение. Двойные и тройные миражи. Если показатель преломления воздуха изменяется сначала быстро, а затем медленно, то в этом случае лучи в области I будут искривляться быстрее, чем в области II. В результате возникают два изображения. Световые лучи, распространяющиеся в пределах воздушной области I, формируют перевернутое изображение объекта. Лучи, распространяющиеся в основном в пределах области

II, искривляются в меньшей степени и формируют прямое изображение. Чтобы понять как появляется тройной мираж, нужно представить три последовательный воздушные области первая у самой поверхности , где показатель преломления уменьшается с высотой медленно, следующая, где показатель преломления уменьшается быстро, и третья область, где показатель преломления снова уменьшается медленно. Мираж сверхдальнего видения. Природа этих миражей изучена менее всего.

Ясно, что атмосфера должна быть прозрачной, свободной от водяных паров и загрязнений. Но этого мало. Должен образоваться устойчивый слой охлажденного воздуха на некоторой высоте над поверхностью земли. Ниже и выше этого слоя воздух должен быть более теплым. Световой луч, попавший внутрь плотного холодного слоя воздуха, как бы запертым внутри него и распространяется в нем как по своеобразному световоду. Траектория луча на рисунке 8 все время обращена выпуклостью в

сторону менее плотных областей воздуха. Возникновение сверхдальних миражей можно объяснить распространением лучей внутри подобных световодов , которые иногда создает природа. Радуга Радуга это красивое небесное явление всегда привлекала внимание человека. В прежние времена, когда люди еще мало знали об окружающем мире, радугу считали небесным знамением . Так, древние греки думали, что радуга - это улыбка богини

Ириды. Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя на расстоянии 1-2 км, а иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды. Центр радуги находится на продолжении прямой, соединяющей Солнце и глаз наблюдателя на противосолнечной линии.

Угол между направлением на главную радугу и противосолнечной линией составляет 41-42 . В момент восхода солнца противосолнечная точка точка М находится на линии горизонта и радуга имеет вид полуокружности. По мере поднятия Солнца противосолнечная точка опускается под горизонт и размер радуги уменьшается. Она представляет собой лишь часть окружности. Часто наблюдается побочная радуга, концентрическая с

первой, с угловым радиусом около 52 и обратным расположением цветов. При высоте Солнца 41 главная радуга перестает быть видимой и над горизонтом выступает лишь часть побочной радуги, а при высоте Солнца более 52 не видна и побочная радуга. Поэтому в средних экваториальных широтах в околополуденные часы это явление природы никогда не наблюдается. У радуги различают семь основных цветов, плавно переходящих один в другой.

Вид дуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров капелек воды и их количества. Большие капли создают более узкую радугу, с резко выделяющимися цветами, малые дугу расплывчатую, блеклую и даже белую. Вот почему яркая узкая радуга видна летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли. Впервые теория радуги была дана в 1637 году Рене Декартом. Он объяснил радугу, как явление, связанное с отражением и преломлением света в дождевых

каплях. Образование цветов и их последовательность были объяснены позже, после разгадки сложной природы белого света и его дисперсии в среде. Дифракционная теория радуги разработана Эри и Партнером. Чаще всего мы наблюдаем одну радугу. Нередки случаи, когда на небосводе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна за другой наблюдают и еще большее число небесных дуг три, четыре и даже пять одновременно.

Это интересное явление наблюдали ленинградцы 24 сентября 1948 года, когда во второй половине дня среди туч над Невой появились четыре радуги. Оказывается, что радуга может возникать не только от прямых лучей нередко она появляется и в отраженных лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озер. Не следует думать, что радугу можно наблюдать только днем.

Она бывает и ночью, правда, всегда слабая. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна. Если радуга появляется вечером перед заходом Солнца, то наблюдают красную радугу. В последние пять или десять минут перед закатом все цвета радуги, кроме красного, исчезают, она становится очень яркой и видимой даже спустя десять минут после заката.