Лучи солнца это какое явление

Примеры световых явлений. Световые явления в живой природе

Значение света в нашей жизни сложно переоценить. От него зависит вся человеческая деятельность от начальных периодов до наших дней. Для световых потоков находящаяся в постоянном движении атмосфера Земли – это своеобразная оптическая система, в которой постоянно меняются параметры.

Примеры световых явлений в атмосфере

Слои газовой оболочки нашей планеты перемешиваются, меняя свою плотность, прозрачность, в них отражается часть света, освещая земную поверхность. В определенных случаях ход лучей искривляется, создавая самые удивительные и красочные явления в атмосфере. Некоторые из них встречаются очень часто, а другие недостаточно известны людям.

Нашему глазу доступны не все физические явления. Световые картины звездного шлейфа, например, можно обнаружить только при помощи камеры с большой выдержкой, которая запечатлевает, как звезды оставляют в небе уникальные следы при вращении земли вокруг оси. Поэтому часто применяются специальные оптические устройства.

Удивительными по красоте и доступными для наблюдения являются природные атмосферные явления, являющиеся взаимодействием игры света и газовой оболочки нашей планеты. Чаще всего они возникают из-за рассеивания лучей, их преломления и дифракции, когда они огибают границы непрозрачных тел. В статье рассмотрим уникальные примеры световых явлений, возникающих в атмосфере.

Радуга

В древности ее считали мостом, соединяющим землю и небо. Философ Декарт обосновал теорию возникновения радуги, основанную на преломлении световых лучей. Однако ни он, ни Ньютон, дополнивший знания, не смогли объяснить происхождение нескольких таких явлений, одновременно наблюдаемых в небе. И только в XIX веке астроном Эри смог дать объяснение этому феномену: завеса дождя им рассматривалась как структура, при которой возникала дифракция света. Его теория актуальна и до сегодняшнего дня. Радуга наблюдается при освещении солнечными лучами пелены дождя, находящейся на стороне неба, противоположной светилу. Часто взглядам восхищенного зрителя предстает не одна, а несколько радуг, но расположение цветов в них всегда одинаково.

Такие световые явления в живой природе наблюдаются не только при дымке дождя, но и на каплях воды фонтанов, а источником света служат луна, солнце и обыкновенный прожектор. Интересно, что ученые, задавшиеся целью воспроизвести явление в искусственных условиях, получали около девятнадцати изображений.

Обычную радугу видели, несомненно, все, а вот ночная считается редким природным явлением. В лунном свете она кажется белой, но как только капли дождя становятся крупнее, сразу превращается в цветную. Такой феномен еще часто наблюдается над падающими водопадами.

Огненная радуга

Ученые относят ее к редчайшему оптическому эффекту. Она появляется при особом расположении солнца над линией горизонта на фоне перистых облаков, состоящих из кристаллов льда, чьи грани находятся параллельно земле. Только при таких условиях свет проходит в вертикальную грань, преломляется и выходит в горизонтальную. И тогда нашим изумленным взорам предстают облачка, напоминающие разноцветный полыхающий огонь, небо словно покрывается радужной пленкой.

Световой столб

В древности часто принимали за мистические предзнаменования созданные солнцем световые явления. Физика же объясняет такие столбы игрой солнечных лучей с кристалликами льда, образованными в верхних слоях атмосферы. У природного явления всегда будет цвет источника света, а им может оказаться солнце, луна или любой фонарь. Но если они образованы природными светилами, то такие колонны оказываются намного длиннее.

Световой столб образуется в холодное время года. Кристаллы льда испаряются при минусовой температуре, у поверхности земли они представляют собой туман, способный хорошо отражать огни в виде колонн. Постоянно возникает это природное явление зимой в Ниагарском водопаде, причем кристаллы отражают свет только от прожекторов.

Биолюминесценция на Мальдивах

Световые явления в живой природе иногда разрушают наши представления о них. Остров Ваадху известен неподражаемым голубоватым свечением, которое испускают миллионы фитопланктонов, живущих в воде. Кажется, что звезды отражаются на поверхности воды. На самом деле биолюминесценция – это сложный химический процесс, происходящий в организме микробов. Свечение из воды двигается вместе с накатывающими волнами, производя неизгладимое впечатление на туристов. Однако с восходом солнца уникальное явление бледнеет и полностью исчезает.

Огни святого Эльма

Необычные примеры световых явлений в физике наблюдаются при грозе или шторме. Моряки рассказывали, что пугающие огни появлялись на мачтах и бесследно пропадали. Наукой такие явления давно изучены, они всегда возникают на одиночных и заостренных объектах, когда повышается вокруг них напряженность электрического поля. Свечение возникает и на вершинах гор или деревьев, на углах высоток. Оно представляет собой мерцание отдельных огоньков, а иногда его принимают за бушующее пламя. Однако сопровождающееся шипением явление светло-голубого цвета не горит и не обжигает, а длится не больше одной минуты.

Полярное сияние

Есть удивительные по красоте примеры световых явлений, которые всегда окружены мистическим ореолом. В древних эскимосских и индейских легендах рассказывается о душах умерших, улетевших на небо во дворец над Полярной звездой. Для тех, кто жив, он невидим, но можно наблюдать свет, падающий на облака, когда жители небес открывают свои окна. Известны загадочные истории, когда целое селение уходило в полярную ночь, бросая свои жилища, при появлении пульсирующего свечения.

Этому явлению тоже находится в легендах объяснение: когда окна открывают боги, то они зовут к себе живых людей, и они идут на зов к Полярной звезде, находя там последний приют. Это действительно таинственное явление, окутанное загадками. Известны исследования ученых, попытавшихся с помощью мощных передатчиков и радаров создать искусственное явление вкупе с созданием низкочастотных электрических полей, воздействующих на психику человека. Работы были засекречены, и о них даже сейчас мало что известно.

В виде ярких пятен, похожих на облака, и выразительных огромных лент представлены примеры световых явлений при полярном сиянии. Последние появляются при мощном свечении, как только интенсивность пропадает, они разбиваются на пятна. Полярное сияние представляет собой свечение верхних слоев атмосферы, обладающих магнитным полем, при взаимодействии с заряженными частицами потока из солнечной короны в окружающее пространство. Во время свечения, напоминающего огромную завесу, простирающуюся на тысячи километров, в атмосфере возникают электрические токи, пробуждающие магнитные бури.

Звуковые и световые явления сопровождают появление полярного сияния, ведь к ярким вспышкам присоединяются шумы и трески, которые влияют на радиопередатчики, вследствие чего связь прерывается или полностью прекращается.

В заключение

Физическая природа световых явлений становилась предметом исследования людей с древних времен. Оптические эффекты, возникающие в атмосферных слоях земли, рассмотрены и обоснованы с научной точки зрения. Примеры световых явлений в физике, приведенные в обзоре, да и не только они, неоднократно становились настоящим потрясением для человека, однако, даже самые сложные и причудливые картины сейчас находят свое объяснение. А многие явления были повторены в искусственных условиях. Игра света издавна привлекала и еще долгое время будет предметом восхищения других поколений, наблюдающих, как солнечный луч или лунное сияние придают нашей планете неповторимый вид.

Источник

Лучи солнца это какое явление

Оптические атмосферные явления — это явления, возникающие в результате воздействия окружающей среды на свет. Источниками света могут быть Солнце, Луна, ионизированный воздух верхних слоев атмосферы. Существует множество оптических атмосферных явлений, как часто встречаемых, так и не знакомых большинству людей.

Из-за чего возникают оптические атмосферные явления?

Рассеивание — общий физический процесс, где некоторые формы излучения, типа света, звукa, или перемещения частиц, вызывают отклонения перемещений от прямой траектории одним или более ограниченными неоднородностями в среде, через которую эти явления проходят.

Преломление — изменение направления распространения оптического излучения при его прохождении через границу раздела двух сред .

Дифракция — огибание лучами света границы непрозрачных тел (экранов), проникновение света в область геометрической тени .

Примеры оптических атмосферных явлений :

Гало обычно появляется вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг других мощных источников света, таких как фонарь или уличные

огни. Существует множество типов гало и вызваны они преимущественно

ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5—10 км в верхних слоях тропосферы. Вид гало зависит от формы и расположения кристаллов. Отражённый и преломлённый ледяными кристаллами свет нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу. Интересна особенность большого 46-градусного гало — оно тусклое и малоцветное, в то время как почти совпадающая с ним при малой высоте Солнца над горизонтом верхняя касательная дуга имеет выраженные радужные цвета.

Брокенский призрак чаще всего появляется, когда Солнце светит из-за альпиниста, смотрящего вниз в туман. Тень альпиниста идёт сквозь туман. Кажущееся увеличение размеров тени — оптическая иллюзия, объясняемая тем, что наблюдатель соизмеряет свою тень, лежащую на относительно близких облаках, с далекими объектами поверхности, видимой сквозь просветы в облаках; или когда невозможно сориентироваться в тумане и соизмерить размеры. Кроме того, тени попадают на капли воды, находящиеся на различных расстояниях от глаза, что нарушает восприятие глубины.

Брокенский призрак зачастую окружен светящимся кольцами разного цвета — глорией. Они появляются прямо напротив Солнца, когда солнечный свет отражается от облаков, состоящих из капель воды одинакового размера. Эффект обусловлен дифракцией света.

Источник

Лучи солнца это какое явление

Свет – это один из нескольких видов излучения. Его источником может быть Солнце, лампа или иное раскаленное тело. Свет проникает сквозь прозрачную воду, воздух или стекло. От большинства других, особенно блестящих как зеркало материалов он отражается. Благодаря свету мы можем видеть и общаться между собой.

Солнце и горящие лампы, экран телевизора или просто открытый огонь светятся своим собственным светом. А большинство окружающих нас предметов, света не излучают и видим мы их только благодаря тому, что они свет отражают и он попадает нам в глаза. Предметы белого цвета отражают света больше, а потому и выглядят ярче. Черный цвет почти полностью свет поглощает и не отражает его совсем. От зеркала свет без потерь и искажений отражается полностью, поэтому глядя в него наши глаза, видят в нем наше отражение.

Обычно распространение света идет по прямым линиям, но если на его пути есть преграда, через которую он не проходит, то за ней образуется тень. Когда свет попадает в прозрачную среду, как вода или стекло не под углом 90 градусов то меняет свое направление. Это явление называют рефракцией или преломлением. Это объясняется меньшей, чем в воздухе, скоростью распространения света в них. Именно поэтому соломинка в стакане с прозрачным напитком выглядит надломленной.

Белый свет представляет собой смесь всех цветов спектра. Спектром – это все составляющие света, которые можно увидеть, пропустив белый свет через призму (четырехгранный треугольный стеклянный брусок). Все составляющие цвета преломляются в призме под разным углом и набор этих цветов (спектр) становится виден.

Свет являет собой совокупность сверх коротких волн, расходящихся от источника подобно волнам воды расходящихся по ее поверхности от брошенного камня. Расстояние от вершины одной волны до другой называют длиной волны. У света эти расстояния ничтожно малы: более 2000 волн умещаются на булавочной головке. Свет разных цветов и длину волны имеет разную. Самые длинные волны красного света. А самые короткие – фиолетового.

Источник

Световые явления. Свойства света

Цель работы – изучить световые явления и свойства света на опытах, рассмотреть три основных свойства света: прямолинейность распространения, отражение и преломление света в разных по плотности средах.

Задачи:

1. Подготовить оборудование.
2. Провести необходимые опыты.
3. Проанализировать и оформить результаты.
4. Сделать вывод.

Актуальность

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся со световыми явлениями и их различными свойствами, работа многих современных механизмов и приборов также связана со свойствами света. Световые явления стали неотъемлемой частью жизни людей, поэтому их изучение актуально.

Приведённые ниже опыты объясняют такие свойства света, как прямолинейность распространения, отражение и преломление света.

Для провидения и описания опытов использовано 13-е стереотипное издание учебника А. В. Перышкина «Физика. 8 класс.» (Дрофа, 2010)

Техника безопасности

Электрические приборы, задействованные в опыте, полностью исправны, напряжение на них не превышает 1.5 В.

Оборудование устойчиво размещено на столе, рабочий порядок соблюдён.

По окончанию проведения опытов электрические приборы выключены, оборудование убрано.

Опыт 1. Прямолинейное распространение света. (стр. 149, рис. 120), (стр.149, рис. 121)

Цель опыта – доказать прямолинейность распространения световых лучей в пространстве на наглядном примере.

Прямолинейное распространение света – его свойство, с которым мы встречаемся наиболее часто. При прямолинейном распространении энергия от источника света направляется к любому предмету по прямым линиям (световым лучам), не огибая его. Этим явлением можно объяснить существование теней. Но кроме теней существуют еще и полутени, частично освещённые области. Чтобы увидеть, при каких условиях образуются тени и полутени и как при этом распространяется свет, проведём опыт.

Оборудование: непрозрачная сфера (на нити), лист бумаги, точечный источник света (карманный фонарь), непрозрачная сфера (на нити) меньше размером, для которой источник света не будет являться точечным, лист бумаги, штатив для закрепления сфер.

Ход опыта

Образование тени

1. Расположим предметы в порядке карманный фонарь-первая сфера (закреплённая на штативе)-лист.
2. Осветим сферу карманным фонарём.
3. Получим тень, отображённую на листе.

Мы видим, что результатом эксперимента стала равномерная тень. Предположим, что свет распространялся прямолинейно, тогда образование тени можно легко объяснить: свет, идущий от точечного источника по световому лучу, касающийся крайних точек сферы продолжил идти по прямой линии и за сферой, из-за чего на листе пространство за сферой не освещено.

Предположим, что свет распространялся по кривым линиям. В этом случае лучи света, искривляясь, попали бы и за сферу. Тени бы мы не увидели, но в результате проведения опыта тень появилась.

Теперь рассмотрим случай, при котором образуется полутень.

Образование тени и полутени

1. Расположим предметы в порядке карманный фонарь-вторая сфера (закреплённая на штативе)-лист.
2. Осветим сферу карманным фонарём.
3. Получим тень, а также и полутень, отображённые на листе.

В этот раз результаты эксперимента – тень и полутень. Как образовалась тень уже известно из примера выше. Теперь, чтобы показать, что образование полутени не противоречит гипотезе о прямолинейном распространении света, необходимо пояснить это явление.
В этом опыте мы взяли источник света, не являющийся точечным, то есть состоящий из множества точек, по отношению к сфере, каждая из которых испускает свет во всех направлениях. Рассмотрим самую верхнюю точку источника света и световой луч, исходящий из неё к самой нижней точке сферы. Если пронаблюдать за движением луча за сферой до листа, то мы заметим, что он попадает на границу света и полутени. Лучи из подобных точек, идущие в таком направлении (от точки источника света к противоположной точке освещаемого предмета) и создают полутень. Но если рассматривать направление светового луча из выше обозначенной точки к верхней точке сферы, то будет отлично видно, как луч попадает в область полутени.

Из этого опыта мы видим, что образование полутени не противоречит прямолинейному распространению света.

Вывод

С помощью этого опыта я доказала, что свет распространяется прямолинейно, образование тени и полутени доказывает прямолинейность его распространения.

Явление в жизни

Прямолинейность распространения света широко применяется на практике. Самым простым примером является обыкновенный фонарь. Также это свойство света используется во всех устройствах, в составе которых есть лазеры: лазерные дальномеры, приспособления для резки металла, лазерные указки.

В природе свойство встречается повсеместно. Например, свет, проникающий через просветы в кроне дерева, образует хорошо различимую прямую линию, проходящую сквозь тень. Конечно, если говорить о больших масштабах, стоит упомянуть о солнечном затмении, когда луна отбрасывает тень на землю, из-за чего солнце с земли (естественно, речь идет о затененном ее участке) не видно. Если бы свет распространялся не прямолинейно, этого необычного явления не существовало бы.

Ссылка на видео проведения опыта: https://www.dropbox.com/s/eu0r135b5o2cx9b/VID_20170517_222801.mp4?dl=0

Опыт 2. Закон отражения света. (с.154, рис. 129)

Цель опыта – доказать, что угол падения луча равен углу его отражения.

Отражение света также является важнейшим его свойством. Именно благодаря отражённому свету, который улавливается человеческим глазом, мы можем видеть какие-либо объекты.

По закону отражения света, лучи, падающий и отражённый, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведённым к границе раздела двух сред в точке падения луча; угол падения равен углу отражения. Проверим, равны ли данные углы, на опыте, где в качестве отражающей поверхности возьмём плоское зеркало.

Оборудование: специальный прибор, представляющий собой диск с нанесённой круговой шкалой, укреплённый на подставке, в центре диска находится небольшое плоское зеркало, расположенное горизонтально (такой прибор можно изготовить в домашних условиях, используя вместо диска с круговой шкалой транспортир.), источник света – осветитель, прикреплённый к краю диска или лазерная указка, лист для нанесения измерений.

Ход опыта

1. Расположим лист за прибором.
2. Включим осветитель, направляя его на центр зеркала.
3. Проведем перпендикуляр к зеркалу в точку падения луча на листе.
4. Измерим угол падения (ﮮα).
5. Измерим полученный угол отражения (ﮮβ).
6. Запишем результаты.
7. Изменим угол падения, передвигая осветитель, повторим пункты 4, 5 и 6.
8. Сравним результаты (величину угла падения с величиной угла отражения в каждом случае).

Результаты опыта в первом случае:

Во втором случае:

Из опыта видно, что угол падения светового луча равен углу его отражения. Свет, попадая на зеркальную поверхность, отражается от неё под тем же углом.

Вывод

С помощью опыта и проведённых измерений я доказала, что при отражении света угол его падения равен углу отражения.

Явление в жизни

С этим явлением мы встречаемся повсеместно, так как воспринимаем глазом отражённый от предметов свет. Ярким видимым примером в природе могут служить блики яркого отражённого света на воде и на других поверхностях с хорошей отражательной способностью (поверхность поглощает меньше света чем отражает). Также, следует вспомнить солнечные зайчики, которые может пускать с помощью зеркала каждый ребёнок. Они не что иное, как отражённый от зеркала луч света.

Человек использует закон отражения света в таких приборах, как перископ, зеркальный отражатель света (к примеру, отражатель на велосипедах).

Кстати, с помощью отражения света от зеркала фокусники создавали многие иллюзии, например, иллюзию «Летающая голова». Человек помещался в ящик среди декораций так, что из ящика была видна только его голова. Стенки ящика закрывали наклонённые к декорациям зеркала, отражение от которых не давало увидеть ящик и казалось, что под головой ничего нет и она висит в воздухе. Зрелище необычное и пугающее. Фокусы с отражением имели место и в театрах, когда на сцене нужно было показать призрака. Зеркала «затуманивали» и наклоняли так, чтобы отражённый свет из ниши за сценой был виден в зрительном зале. В нише уже появлялся актёр, играющий призрака.

Ссылка на видео проведения опыта: https://www.dropbox.com/s/hysbxxeflb7n5zn/VID_20170517_222039.mp4?dl=0

Опыт 3. Преломление света. (стр. 159, рис. 139)

Цель опыта — доказать, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред; доказать, что угол падения светового луча (≠ 0°), идущего из менее плотной среды в более плотную, больше угла его преломления.

В жизни мы часто встречаемся с преломлением света. Например, кладя в прозрачный стакан с водой совершенно прямую ложку мы видим, что её изображение изгибается на границе двух сред (воздуха и воды), хотя на самом деле ложка остаётся прямой.

Чтобы получше рассмотреть это явление, понять, почему оно происходит и доказать закон преломления света (лучи, падающий и преломлённый, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведённым к границе раздела двух сред в точке падения луча; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред) на примере, проведём опыт.

Оборудование: две среды разной плотности (воздух, вода), прозрачная тара для воды, источник света (лазерная указка), лист бумаги.

Ход опыта

1. Нальём воду в тару, за ней на некотором расстоянии разместим лист.
2. Направим луч света в воду под углом, ≠ 0°, так как при 0° преломления не происходит, а луч переходит в другую среду без изменений.
3. Проведем перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения луча.
4. Измерим угол падения светового луча (∠ α ).
5. Измерим угол преломления светового луча (∠ β ).
6. Сравним углы, составим отношение их синусов (для нахождения синусов можно воспользоваться таблицей Брадиса).
7. Запишем результаты.
8. Изменим угол падения, передвигая источник света, повторим пункты 4-7.
9. Сравним значения отношений синусов в обоих случаях.

Предположим, что световые лучи, проходя через среды разной плотности, испытывали преломление. При этом углы падения и преломления не могут быть равны, а отношения синусов этих углов не равны одному. Если преломления не произошло, то есть свет перешёл из одной среды в другую, не меняя своё направление, то данные углы будут равными (отношение синусов равных углов равно одному). Чтобы подтвердить или опровергнуть предположение, рассмотрим результаты опыта.

Источник