დიდი ხანია, მირაჟები, ჰაერში მბჟუტავი ფიგურები, შეშფოთებული და შეშინებული ხალხი. დღესდღეობით მეცნიერებმა ბუნების მრავალი საიდუმლო გამოავლინეს, მათ შორის ოპტიკური ფენომენებიც. მათ არ უკვირთ ბუნებრივი საიდუმლოებები, რომელთა არსი დიდი ხანია შესწავლილია. დღეს საშუალო სკოლაში მე-8 კლასში ფიზიკაში ასწავლიან ოპტიკურ ფენომენებს, ამიტომ ნებისმიერ მოსწავლეს შეუძლია გაიგოს მათი ბუნება.
ძირითადი ცნებები
ანტიკურ მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ ადამიანის თვალი ხედავს საგნებს უწვრილესი საცეცებით. ოპტიკა იმ დროს სწავლობდა მხედველობას.
შუა საუკუნეებში ოპტიკა სწავლობდა სინათლეს და მის არსს.
დღეს ოპტიკა არის ფიზიკის ნაწილი, რომელიც სწავლობს სინათლის გავრცელებას სხვადასხვა მედიით და მის ურთიერთქმედებას სხვა ნივთიერებებთან. მხედველობასთან დაკავშირებულ ყველა საკითხს ფიზიოლოგიური ოპტიკა სწავლობს.
ოპტიკური ფენომენები არის სინათლის სხივების მიერ შესრულებული მრავალფეროვანი მოქმედების გამოვლინება. მათ სწავლობს ატმოსფერული ოპტიკა.
არაჩვეულებრივი პროცესები ატმოსფეროში
პლანეტა დედამიწა გარშემორტყმულია აირისებრი გარსით, რომელსაც ატმოსფერო ეწოდება. მისი სისქე ასობით კილომეტრია. დედამიწასთან უფრო ახლოს, ატმოსფერო უფრო მკვრივია, მიმართულებითზევით არის მწირი. ატმოსფერული გარსის ფიზიკური თვისებები მუდმივად იცვლება, ფენები შერეულია. ტემპერატურის შეცვლა. სიმკვრივე, გამჭვირვალობის ცვლა.
სინათლის სხივები მზისგან და სხვა ციური სხეულებიდან დედამიწისკენ მიემართება. ისინი გადიან დედამიწის ატმოსფეროში, რომელიც მათთვის სპეციფიკურ ოპტიკურ სისტემას ემსახურება და ცვლის მის მახასიათებლებს. სინათლის სხივები ირეკლავს, იფანტება, გადის ატმოსფეროში, ანათებს დედამიწას. გარკვეულ პირობებში, სხივების ბილიკი მოხრილია, ამიტომ ხდება სხვადასხვა ფენომენი. ფიზიკოსები მიიჩნევენ ყველაზე ორიგინალურ ოპტიკურ მოვლენებს:
- მზის ჩასვლა;
- ცისარტყელის გამოჩენა;
- ჩრდილოეთის განათება;
- მირაჟი;
- ჰალო.
მოდით, უფრო ახლოს მივხედოთ მათ.
ჰალო მზის გარშემო
თავად სიტყვა "ჰალო" ბერძნულად ნიშნავს "წრე". რა ოპტიკური ფენომენი უდევს საფუძვლად მას?
ჰალო არის სხივების გარდატეხისა და ასახვის პროცესი, რომელიც ხდება ღრუბლის კრისტალებში ატმოსფეროში. ფენომენი მზის მახლობლად მანათობელ სხივებს ჰგავს, ბნელი ინტერვალით შეზღუდული. ჰალოები ჩვეულებრივ წარმოიქმნება ციკლონების წინ და შეიძლება იყოს მათი წინამორბედები.
წყლის წვეთები იყინება ჰაერში და იღებს სწორ პრიზმულ ფორმას ექვსი გვერდით. ყველასთვის ცნობილია ყინულები, რომლებიც ჩნდება ატმოსფეროს ქვედა ფენებში. ზევით, ასეთი ყინულის ნემსები თავისუფლად ეცემა ვერტიკალური მიმართულებით. კრისტალური ყინულის ნაკაწრები ტრიალებენ, ეშვებიან მიწაზე, ხოლო მათ გასწვრივ პარალელური განლაგება აქვთ.კავშირი დედამიწასთან. ადამიანი ხედვას წარმართავს კრისტალების საშუალებით, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ლინზები და არღვევენ სინათლეს.
სხვა პრიზმები ბრტყელია ან ჰგავს ვარსკვლავებს ექვსი სხივით. კრისტალებზე დაცემული სინათლის სხივები შეიძლება არ განიცდიდეს რეფრაქციას ან განიცადოს რიგი სხვა პროცესები. იშვიათად ხდება, რომ ყველა პროცესი ნათლად ჩანს, როგორც წესი, ფენომენის ერთი ან მეორე ნაწილი უფრო მკაფიოდ ჩანს, სხვები კი ცუდად არის წარმოდგენილი.
პატარა ჰალო არის წრე მზის გარშემო, რომლის რადიუსი დაახლოებით 22 გრადუსია. წრის ფერი შიგნიდან მოწითალოა, შემდეგ მიედინება ყვითელ, თეთრად და ერევა ლურჯ ცას. წრის შიდა არე ბნელია. იგი წარმოიქმნება ჰაერში მფრინავი ყინულის ნემსებში სინათლის გარდატეხის შედეგად. პრიზმებში სხივები გადახრილია 22 გრადუსიანი კუთხით, ამიტომ კრისტალებში გავლილი სხივები დამკვირვებელს 22 გრადუსით გადახრილი ეჩვენება. ამიტომ ინტერიერი ბნელი ჩანს.
წითელი ფერი ნაკლებად ირღვევა, რაც ყველაზე ნაკლებად იხრება მზისგან. შემდეგი არის ყვითელი. სხვა სხივები ერევა და თეთრად გამოიყურება.
22 გრადუსიანი ჰალოს გარშემო არის 46 გრადუსიანი ჰალო. მისი შიდა მხარე ასევე მოწითალოა, რადგან სინათლე ირღვევა ყინულის ნემსებში, რომლებიც მზისკენ არიან 90 გრადუსით.
ასევე ცნობილია 90 გრადუსიანი ჰალო, ის სუსტად ანათებს, თითქმის არ აქვს ფერი ან გარედან წითელი ფერისაა. მეცნიერებს ჯერ ბოლომდე არ შეუსწავლიათ ეს ჯიში.
ჰალო მთვარის გარშემოდა სხვა სახეობები
ეს ოპტიკური ფენომენი ხშირად ჩანს, როდესაც ცაში არის მსუბუქი ღრუბლები და მრავალი მინიატურული კრისტალური ყინულის ნაკადი. თითოეული ასეთი კრისტალი ერთგვარი პრიზმაა. ძირითადად, მათი ფორმა წაგრძელებული ექვსკუთხედია. სინათლე შემოდის წინა კრისტალურ რეგიონში და, საპირისპირო ნაწილიდან გამოსვლის შემდეგ, ირღვევა 22 გრადუსით.
ზამთარში ქუჩის ნათურებთან ცივ ჰაერში ჰალო ჩანს. ის ფარნის შუქიდან ჩანს.
მზის გარშემო ჰალო ასევე შეიძლება ჩამოყალიბდეს ყინვაგამძლე თოვლიან ჰაერში. ფიფქები ჰაერშია, სინათლე ღრუბლებში გადის. საღამოს მზის ჩასვლისას ეს შუქი წითელდება. გასულ საუკუნეებში ცრუმორწმუნე ადამიანებს აშინებდა ასეთი ფენომენი.
ჰალო შეიძლება გამოიყურებოდეს ცისარტყელას ფერის წრედ მზის გარშემო. როგორც ჩანს, ატმოსფეროში არის მრავალი კრისტალი ექვსი სახის მქონე, მაგრამ ისინი არ ირეკლავენ, არამედ არღვევენ მზის სხივებს. სხივების უმეტესობა მიმოფანტულია, ჩვენს თვალამდე არ აღწევს. დანარჩენი სხივები აღწევს ადამიანის თვალამდე და ჩვენ ვამჩნევთ მზის ირგვლივ მოლურჯო წრეს. მისი რადიუსი არის დაახლოებით 22 გრადუსი ან 46 გრადუსი.
ცრუ მზე
მეცნიერებმა აღნიშნეს, რომ ჰალო წრე ყოველთვის უფრო კაშკაშაა გვერდებზე. ეს აიხსნება იმით, რომ აქ ერთმანეთს ხვდება ვერტიკალური და ჰორიზონტალური ჰალოები. ცრუ მზეები შეიძლება გამოჩნდნენ მათ კვეთაზე. ეს განსაკუთრებით ხშირად ხდება მაშინ, როდესაც მზე ჰორიზონტთან ახლოსაა, ამ დროს ჩვენ ვეღარ ვხედავთ ვერტიკალური წრის ნაწილს.
ცრუ მზე ასევე არის ოპტიკური ფენომენი, ერთგვარი ჰალო. ჩნდება იმის გამოყინულის კრისტალები ექვსი სახეებით, ფრჩხილების ფორმის. ასეთი კრისტალები ატმოსფეროში ტრიალებს ვერტიკალური მიმართულებით, სინათლე ირღვევა მათ გვერდით სახეებში.
მესამე "მზე" ასევე შეიძლება ჩამოყალიბდეს, თუ ჰალო წრის მხოლოდ ზედაპირული ნაწილი ჩანს ნამდვილი მზის ზემოთ. ეს შეიძლება იყოს რკალის სეგმენტი ან გაუგებარი ფორმის მანათობელი ლაქა. ხანდახან ცრუ მზეები იმდენად კაშკაშაა, რომ ისინი არ განსხვავდებიან ნამდვილი მზისგან.
Rainbow
ეს არის ატმოსფერული ოპტიკური ფენომენი სხვადასხვა ფერის არასრული წრის სახით.
ანტიკური რელიგიები ცისარტყელას განიხილავდნენ, როგორც ხიდს ზეციდან დედამიწამდე. არისტოტელეს სჯეროდა, რომ ცისარტყელა ჩნდება მზის წვეთების არეკვლის გამო. რომელ ოპტიკურ ფენომენს შეუძლია მაინც ისე გაახაროს ადამიანი, როგორც ცისარტყელა?
მე-17 საუკუნეში დეკარტმა შეისწავლა ცისარტყელის ბუნება. მოგვიანებით ნიუტონმა ექსპერიმენტი ჩაატარა სინათლეზე და შეავსო დეკარტის თეორია, მაგრამ ვერ გაიგო რამდენიმე ცისარტყელის წარმოქმნა, მათში ინდივიდუალური ფერის ჩრდილების არარსებობა.
ცისარტყელის სრული თეორია წარმოადგინა მე-19 საუკუნეში ინგლისელმა ასტრონომმა დ. ერიმ. სწორედ მან შეძლო ცისარტყელას ყველა პროცესის გამოვლენა. მის მიერ შემუშავებული თეორია დღესაც მიღებულია.
ცისარტყელა ჩნდება, როდესაც მზის შუქი ეჯახება წვიმის წყლის ფარდას ცის მზის მოპირდაპირე მხარეს. ცისარტყელის ცენტრი მდებარეობს მზის შორეულ მხარეს, ანუ ის არ ჩანს ადამიანის თვალით. ცისარტყელის რკალი არის წრის ნაწილი ამ ცენტრალური წერტილის გარშემო.
ცისარტყელაში ფერები მოთავსებულია გარკვეული თანმიმდევრობით. ის მუდმივია.წითელი არის ზედა კიდეზე, მეწამული - ქვედა. მათ შორის ფერები მკაცრი განლაგებით მიდის. ცისარტყელა არ შეიცავს ყველა არსებულ ფერს. მწვანე ფერის უპირატესობა მიუთითებს ხელსაყრელ ამინდზე გადასვლაზე.
Aurora Borealis
ეს არის ნათება ატმოსფეროს ზედა მაგნიტურ ფენებში მზის ქარის ატომებისა და ელემენტების ურთიერთგავლენის გამო. Aurora ჩვეულებრივ მწვანე ან ლურჯია ვარდისფერი და წითელი მინიშნებით. ისინი შეიძლება იყოს ლენტის ან ლაქის სახით. მათ აფეთქებას ხშირად თან ახლავს ხმაურიანი ხმები.
მირაჟი
მარტივი მირაჟის მოტყუება ყველასთვის ნაცნობია. მაგალითად, გახურებულ ასფალტზე მოძრაობისას მირაჟი ჩნდება წყლის ზედაპირზე. ეს არავისთვის არ არის გასაკვირი. რა ოპტიკური ფენომენი ხსნის მირაჟების გამოჩენას? მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ ამ საკითხზე.
მირაჟი არის ოპტიკური ფიზიკური ფენომენი ატმოსფეროში, რის შედეგადაც თვალი ხედავს ობიექტებს, რომლებიც დამალულია მხედველობისგან ნორმალურ პირობებში. ეს გამოწვეულია სინათლის სხივის რეფრაქციის გამო, რომელიც მიედინება ჰაერის ფენებში. საგნები, რომლებიც საკმაოდ დაშორებულნი არიან, შეიძლება აიწიონ ან დაეცეს თავიანთ ნამდვილ მდებარეობასთან შედარებით, ან შეიძლება დამახინჯდნენ და მიიღონ უცნაური ფორმები.
Brocken Ghost
ეს არის ფენომენი, რომლის დროსაც, მზის ჩასვლისას ან მზის ამოსვლისას, სიმაღლეზე მყოფი ადამიანის ჩრდილი გაუგებარ პროპორციებს იძენს, რადგან ის ახლოს ღრუბლებზე ეცემა. ეს ახსნილიასინათლის სხივების არეკვლა და გარდატეხა წყლის წვეთებით ნისლიან პირობებში. ფენომენს სახელი ეწოდა გერმანული ჰარცის მთების ერთ-ერთი სიმაღლის მიხედვით.
St. Elmo's Fire
ეს არის ლურჯი ან მეწამული ფერის მანათობელი ფუნჯები ზღვის გემების ანძებზე. განათება შეიძლება გამოჩნდეს მთის სიმაღლეებზე, შთამბეჭდავი სიმაღლის შენობებზე. ეს ფენომენი წარმოიქმნება გამტარების ბოლოებზე ელექტრული გამონადენის გამო, იმის გამო, რომ ელექტრული დაძაბულობა იზრდება.
ეს არის მე-8 კლასის გაკვეთილებზე განხილული ოპტიკური ფენომენები. მოდით ვისაუბროთ ოპტიკურ მოწყობილობებზე.
დიზაინი ოპტიკაში
ოპტიკური მოწყობილობები არის მოწყობილობები, რომლებიც გარდაქმნის სინათლის გამოსხივებას. ჩვეულებრივ, ეს მოწყობილობები მუშაობს ხილულ შუქზე.
ყველა ოპტიკური მოწყობილობა შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად:
- მოწყობილობები, რომლებშიც გამოსახულება მიიღება ეკრანზე. ეს არის კამერები, ფილმის კამერები, საპროექციო მოწყობილობები.
- მოწყობილობები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ადამიანის თვალთან, მაგრამ არ ქმნიან სურათებს ეკრანზე. ეს არის გამადიდებელი მინა, მიკროსკოპი, ტელესკოპები. ეს მოწყობილობები ითვლება ვიზუალურად.
კამერა არის ოპტომექანიკური მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება ფილმზე ობიექტის გამოსახულების მისაღებად. კამერის დიზაინი მოიცავს კამერას და ლინზებს, რომლებიც ქმნიან ლინზს. ობიექტივი ქმნის ობიექტის ინვერსიულ მინიატურულ გამოსახულებას, რომელიც გადაღებულია ფილმზე. ეს გამოწვეულია სინათლის მოქმედებით.
სურათი თავდაპირველად უხილავია, მაგრამ განვითარებადი ხსნარის წყალობით, ის ხილული ხდება. ამ სურათს ე.წუარყოფითი, მასში ნათელი ადგილები ბნელად გამოიყურება და პირიქით. გააკეთეთ პოზიტივი ნეგატივისგან ფოტომგრძნობიარე ქაღალდზე. ფოტო გამადიდებლის გამოყენებით, სურათი იზრდება.
გამადიდებელი შუშა არის ობიექტივი ან ლინზების სისტემა, რომელიც შექმნილია ობიექტების გასადიდებლად მათ დათვალიერებისას. გამადიდებელი შუშა მოთავსებულია თვალის გვერდით, არჩეულია მანძილი, საიდანაც ობიექტი აშკარად ჩანს. გამადიდებელი შუშის გამოყენება ეფუძნება ხედვის კუთხის გაზრდას, საიდანაც ობიექტის დათვალიერება ხდება.
უფრო კუთხური გადიდების მისაღებად გამოიყენეთ მიკროსკოპი. ამ მოწყობილობაში ობიექტების გადიდება ხდება ოპტიკური სისტემის გამო, რომელიც შედგება ლინზისა და ოკულარისაგან. ჯერ ხედვის კუთხეს ზრდის ობიექტივი, შემდეგ კი ოკულარი.
ასე რომ, ჩვენ განვიხილეთ ძირითადი ოპტიკური მოვლენები და მოწყობილობები, მათი სახეობები და მახასიათებლები.
