ФизМат БАНК - Как возникают оптические явления?

ФизМат БАНК / Статьи по физике / Как возникают оптические явления?

Чем радуга похожа на гало, и как возникают оптические явления?

Как известно, физика изучает физические явления. За этой обобщенной формулировкой скрывается все то, что существует на нашей планете, переходит из одного состояния в другое, меняется, появляется, исчезает и т.д.

Одно из интереснейших направлений физики изучает оптические явления. Некоторые из них видел каждый из нас, другие, более редкие, посчастливилось видеть не всем. Они чрезвычайно красивы. И хотя наблюдение за радугой, гало, полярным сиянием для многих может быть гораздо интереснее, чем решение задач по физике, тем не менее, физическая природа этих явлений также чрезвычайно занимательна.

Итак, для появления семи разноцветных полосок необходимы капли воды, причем неважно где: в небе это может быть дождь, а у вас дома в ванной — капли душа, на улице — брызги из-под колес автомобиля или обычная лужа. Это может быть даже роса, в общем, все, что угодно, главное, чтобы это была капля. Именно капля и является полем для возникновения оптического явления из-за преломления света на границе воздуха и воды. Капелька для этого должна быть от 0,08 мм до 0,2 мм в диаметре, а наблюдатель должен стоять спиной к источнику света, при этом источник света (солнце в том числе) должен находиться под углом к горизонту не более чем в 42 градуса.

После того, как в 1637 году Декарт открыл дисперсию (разложение белого света на спектр цветов), ученые нашли ответы на все вопросы относительно цветового наполнения радуги. Вопреки обывательскому мнению, в радуге физики насчитывают не 7 цветов, а от силы 5. Чаще же всего наблюдатели могут четко различить только три оттенка: фиолетовый, красный и зеленый. На самом же деле спектр радуги (это доказано в ходе специальных опытов) может содержать более 150 оттенков.

Однако не только спектр цветов радуги физики воспринимают иначе. Оказывается, и ее форма может быть различной и зависит лишь от того, с какой точки за ней наблюдать. И если смотреть на радугу из самолета, то вместо привычной арки увидим целый радужный круг. Также радуги могут располагаться друг под другом, при этом вторичная радуга рождается от тех капель, свет в которых преломляется дважды.

Если бы решение задач по физике требовало бы не только понимания и запоминания терминов, но, к примеру, и самостоятельного создания радуги у себя дома, наверняка тема оптических явлений давалась бы значительно легче и была более интересной!

А знаете ли вы, что в природе существуют не только радуги с неполным спектром цветов, но и белые? Физики дали им название «туманные». И такие радуги получаются, когда солнце падает на капли через туман. Еще туманную радугу можно увидеть иногда ночью, ее дают капли, которые освещают уличные фонари на фоне ночного неба. Вот какие интересные подробности может узнать каждый школьник, если хоть немного выйдет за рамки школьной программы, заинтересовавшись физикой всерьез.

Еще одно физическое явление, которое также можно наблюдать в небе, однако значительно реже, - это гало. И радуга, и гало (кольца света вокруг Луны или Солнца, также могут быть в виде крестов или столбов) с точки зрения физики возникают совершенно по одинаковым причинам. Откуда берется гало? Его мы можем увидеть, только если источник света просматривается через тонкие, перистые облака. А что собой представляют облака? Заглянув в решебник по физике, любой вспомнит, что это капли воды, вернее — ее ледяные кристаллы, по форме идентичные идеальным призмам с 6 углами. То свечение, которое могут наблюдать жители нашей планеты и которое назвали «гало», на самом деле является преломлением света в гранях этих кристаллов и отражением света от них.

Как и радуга, гало может быть разноцветным и разным по форме. Самое интересное гало было зафиксировано в Санкт-Петербурге в 1794 году, оно состояло из 12 кругов, 9 из которых были окрашены в различные цвета. А еще занимательным является тот факт, что появление гало можно наблюдать не только при облачной погоде: оптическое явление могут создавать не только облака, но и след от самолета. Конечно, самостоятельно вызвать гало (как это мы советовали поклонникам ГДЗ в случае с радугой) не удастся, тем не менее, природа этого явления очень занимательна и может помочь вызвать у школьников такой интерес к науке, который только лишь решение задач по физике из учебника вызвать вряд ли сможет.

Кроме гало и радуги, в нашем мире существует много других интересных оптических явлений: мираж, полярное сияние, закат солнца. Наблюдать их — большое удовольствие для человека, а понимание их природы дает еще и счастье познания мира, преуменьшить значение которого для Homo sapiens, человека разумного, действительно сложно.

Рейтинг: