DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Budowlanych w Żarach ID grupy: 97/87_mf_g1 Kompetencja: Matematyczno-Fizyczna Temat projektowy: Zjawiska optyczne w przyrodzie Semestr I rok szkolny: 2009/2010

Zjawiska optyczne w przyrodzie 3

Odbicie światła W IIl wieku p.n.e. Euklides jako pierwszy sformułował prawa rozchodzenia i odbicia światła. Twierdził, że światło rozchodzi się po liniach prostych i może się odbijać, niczym piłeczka od ściany, przy czym kąt padania i odbicia są sobie równe. 4

Załamanie światła W II wieku n.e. Klaudiusz Ptolemeusz, żyjący w świątyni Serapisa na przedmieściach Aleksandrii w Egipcie, bada sposób przechodzenia światła z jednej przezroczystej substancji do drugiej. Swoje badania opisał w traktacie Optira. Co prawda oryginał zaginął, ale zachowało się jego arabskie tłumaczenie. W XII wieku traktat został przełożony na łacinę. Powietrze Woda 10° 8,0° 50° 35,0° 20° 15,5° 60° 40,5° 30° 22,5° 70° 45,5° 40° 29,0° 80° 50,0° Po wykonaniu serii pomiarów kąta padania I oraz kąta załamania R Ptolemeusz uzyskał następujące wyniki: 5

Rozproszenie światła słonecznego  Dlaczego niebo jest niebieskie? Izaak Newton sądził, że kolor ten jest wynikiem odbicia światła słonecznego od wydrążonych kropelek wody. Teoria ta była błędna, gdyż takie kropelki nie występują w atmosferze. W 1881 roku John Tyndall (1820-1893) przedstawił poprawne wyjaśnienie tego zjawiska. Opierając się na badaniach lorda Rayleigha (John William Strutt, 1842-1919), wywnioskował, że niebieska barwa nieba jest wynikiem rozproszenia światła Rozmiary cząsteczek, które biorą udział w rozpraszaniu Rayleigha, są mniejsze od długości fali światła widzialnego. 6

Tęcza Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego gdy Słońce oświetla krople wody w ziemskiej atmosferze. Tęcza powstaje w wyniku rozszczepienia światła załamującego się i odbijającego się wewnątrz kropli wody (np. deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego. Rozszczepienie światła jest wynikiem zjawiska dyspersji, powodującego różnice w kącie załamania światła o różnej długości fali przy przejściu z powietrza do wody i z wody do powietrza. 7

Halo Halo (od greckiego hálos – tarcza słoneczna) – zjawisko optyczne zachodzące w atmosferze ziemskiej obserwowane wokół tarczy słonecznej lub księżycowej. Jest to świetlisty, biały lub zawierający kolory tęczy (wewnątrz czerwony, fioletowy na zewnątrz), pierścień widoczny wokół słońca lub księżyca. Część nieba wewnątrz kręgu jest tak samo ciemna jak na zewnątrz. Zjawisko wywołane jest załamaniem na kryształach lodu i odbiciem wewnątrz kryształów lodu znajdujących się w chmurach pierzastych piętra wysokiego (cirrostratus) lub we mgle lodowej. 8

Ognie św. Elma Mniej lub bardziej ciągłe o słabym lub umiarkowanym natężeniu, świecące wyładowania elektryczne w powietrze z wysoko wzniesionych przedmiotów na powierzchni ziemi (piorunochrony, wiatromierze, maszty statków itp.) albo ze statków powietrznych będących w locie (końce skrzydeł śmigła itp.).   9

Zielony Błysk Zjawisko jest bardzo trudne do zaobserwowania z powodu bardzo krótkiego czasu trwania. Występuje nad wschodzącym lub zachodzącym słońcem. Jest spowodowany załamywaniem promieni słonecznych. 10

Aureola Obserwując tęczę na łące zauważymy zadziwiającą bezbarwną świetlną aureolę (nimb) otaczającą cień naszej głowy. Nie jest to złudzenie optyczne, ani zjawisko kontrastu. Gdy cień pada na drogę, aureola zniknie. Jakież byłoby wyjaśnienie tego zjawiska? Na pewno ważną rolę odgrywają tu krople rosy, gdy bowiem znika rosa, zanika również samo zjawisko. 11

Wieniec Wieniec – to zjawisko zachodzi wówczas, gdy Słońce lub Księżyc są przesłonięte cienką, półprzeźroczystą warstwą chmury lub mgły, zwykle ma postać barwnej poświaty (aureoli) wokół tarczy Słońca lub Księżyca, niebieskiej od strony wewnętrznej, czerwonej na zewnątrz. Często poświata jest otoczona słabo zabarwionymi, koncentrycznymi kręgami o tym samym układzie barw, niekiedy pojawiają się tylko pierścienie, a poświata nie występuje. Wieńce powstają wskutek dyfrakcji światła w warstwie chmury lub mgły. 12

Iryzacja Iryzacja, tęczowanie, w biol. ubarwienie strukturalne (od gr. Iris = tęcza) – to zjawisko optyczne polegające na powstawaniu tęczowych barw w wyniku interferencji światła białego odbitego od przezroczystych lub półprzezroczystych ciał składających się z wielu warstw substancji o różnych własnościach optycznych. Występuje m.in. na powierzchni minerałów, macicy perłowej, plamach cieczy (np. benzyny), bańkach mydlanych a czasem w atmosferze – na chmurach. Bywa też wywoływane sztucznie i wykorzystywane przy produkcji ozdobnych iryzowanych wyrobów szklanych i ceramicznych. 13

Miraż Miraż, fatamorgana – zjawisko powstania pozornego obrazu odległego przedmiotu w wyniku różnych współczynników załamania światła w warstwach powietrza o różnej temperaturze, a co za tym idzie, gęstości. Miraż dzieli się na 2 rodzaje: dolny i górny Miraż dolny obserwuje się pod horyzontem. Decydującym czynnikiem warunkującym jego powstawanie jest dostatecznie silne nagrzanie dużej powierzchni podłoża Promienie świetlne są wówczas zakrzywiane w górę, ku chłodniejszemu, a więc gęstszemu powietrzu. Miraż górny to zjawisko załamania występujące wielokrotnie w kolejnych warstwach powietrza, powodujące że światło rozchodzi się po linii krzywej 14

Parhelium Parhelium - czyli Słońce pozorne - zaobserwować można podczas bezwietrznej pogody przy niskim położeniu słońca, kiedy znaczna część kryształków lodu rozmieszczona jest w powietrzu w ten sposób, że ich osie główne znajdują się w pozycji pionowej i graniastosłupy opadają powoli niczym maleńkie spadochroniki. W tym przypadku po załamaniu najbardziej jaskrawe światło pada do oka pod kątem 22° wychodząc z tych ścianek kryształów, które usytuowane są pionowo; światło to tworzy z obu stron Słońca pionowe słupy. Słupy te mogą być w pewnych miejscach szczególnie jaskrawe, dając złudzenie Słońca pozornego. 15

Błyskawica Błyskawica - zjawisko świetlne towarzyszące nagłemu wyładowaniu elektryczności atmosferycznej, przejawiających się krótkim i silnym błyskiem, to potężna iskra elektryczna o długości kilku kilometrów. Wyładowanie to może występować z chmury lub wewnątrz chmury, a znacznie rzadziej z wysokich budynków i ze szczytów gór. Można wyróżnić trzy zasadnicze typy błyskawic: *Błyskawica płaska *Błyskawica liniowa *Błyskawica wstęgowa 16

Słup świetlny W bezwietrzny mroźny poranek można czasami zobaczyć, jak nad jaskrawo świecącym Słońcem, wznoszącym się nad horyzontem, widać w powietrzu igły lodowe połyskujące w jego promieniach, a poniżej i powyżej słupy świetlne. Są one barwne, ale gdy Słońce przybiera barwę żółtą, pomarańczową lub czerwoną, słup przybiera ten sam odcień. 17

Irradiacja Nazwą tą określamy pozorne powiększenie rozmiarów ciał jasno świecących. Na przykład rozżarzona spirala żarówki wydaje się nam grubsza niż ta sama spirala w stanie chłodnym. Podczas zachodu Słońca wydaje nam się, że horyzont "ugina się" pod nim. Oglądając sierp Księżyca, zauważymy, że luk obejmujący półksiężyc jest częścią okręgu o większym promieniu niż łuk otaczający pozostałą część Księżyca, pokrytą popielatym światłem. Stosunek promienia pozornego sierpa do promienia rzeczywistego jest w przybliżeniu równy 6:5. 18

Gloria Gloria – zjawisko optyczne polegające na wystąpieniu barwnych pierścieni wokół cienia obserwatora widocznego na tle chmur lub mgły, przy czym niebieski pierścień ma mniejszą średnicę od czerwonego. Gloria powstaje na skutek dyfrakcji (ugięcia fal) i odbicia światła na kroplach wody. Jest podobna do wieńca, jednak powstaje nie dookoła Słońca lub Księżyca, lecz dookoła punktu położonego po stronie przeciwnej względem tarczy ciała niebieskiego. 19

Piorun kulisty Piorun kulisty – rzadkie zjawisko meteorologiczne, będące rodzajem wyładowania atmosferycznego. Naukowcy nie są zgodni co do określenia faktycznej istoty pioruna kulistego. Piorun kulisty jest zjawiskiem czysto fizycznym, polegającym na zgromadzeniu znacznej energii w małej objętości ośrodka (powietrza). Nie jest znana zasada, którą kierują się ładunki zgromadzone w piorunie kulistym. 20

Poświata Ziemi Naszą planetę można także badać, obserwując Księżyc. Grupa naukowców z New Jersey Institute of Technology kierowana przez Philipa R. Goode'a robiła to przez 200 nocy i mierzyła poświatę Ziemi widoczną na ciemnej części tarczy Księżyca. Obserwatorzy stwierdzili, że odbijanie światła słonecznego od naszej planety nie jest stałe i osłabło niemal o 2.5% w porównaniu z wynikami pomiarów sprzed pięciu lat. 21

Zorza polarna Zorza polarna (Aurora borealis, aurora australis) – zjawisko świetlne obserwowane na wysokich szerokościach geograficznych, występuje głównie za kołem podbiegunowym, chociaż w sprzyjających warunkach bywa widoczna nawet w okolicach 50. równoleżnika. Zdarza się, że zorze polarne obserwowane są nawet w krajach śródziemnomorskich. 22

Zjawisko Brocenu Widmo Brockenu, mamidło górskie, zjawisko Brockenu – rzadkie zjawisko optyczne spotykane w górach, polegające na zaobserwowaniu własnego cienia na chmurze znajdującej się poniżej obserwatora. Zdarza się, że cień obserwatora otoczony jest tęczową obwódką zwaną glorią. Zjawisko obserwowane jest najczęściej w wyższych górach w warunkach, gdy obserwator znajduje się na linii pomiędzy Słońcem a chmurą, która położona poniżej obserwatora odgrywa rolę ekranu. Zjawisko obserwowane w górach daje ponadto efekt pozornego powiększenia cienia obserwatora – projekcja naturalnej wielkości cienia obserwatora na tle oddalonych gór sprawia, iż wydaje się on powiększony. 23

Doświadczenia znalezione w sieci 24

Zachowanie światła białego przy przejściu przez pryzmat. Doświadczenie: „Zachowanie światła białego przy przejściu przez pryzmat.” Kierujemy na pryzmat wiązkę światła białego, np. z lampy do optyki. Na ekranie zauważymy barwną wstęgę zwana widmem światła białego. Poszczególne barwy w sposób ciągły przechodzą jedna przez drugą. Dlatego widmo to nazywamy ciągłym.Światło białePryzmatŚwiatło rozszczepioneDługość fal poszczególnych barw [μm]. Rozszczepienie (dypresja) światła białego. Wniosek: Po przepuszczeniu światła białego prze pryzmat w widmie ciągłym wyróżnia się następujące barwy: czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska, fioletowa. 25

Rura świetlna – całkowite wewnętrzne odbicie Autor Sabina Kardaś – Zespół Szkół w Krajowicach   Cel Zademonstrowanie całkowitego wewnętrznego odbicia. Materiały szklany słoik z metalowym wieczkiem latarka gwóźdź karton kawałek gumowego wężyka z cienką końcówką woda Czynności Robimy gwoździem dwie dziurki w wieczku słoika i w jedną z nich wkładamy kawałek gumowego wężyka. Wlewamy wodę do słoika przez wężyk tak, aby wypływała drugą dziurką. Świecimy latarką przez dno słoika. Słoik i latarkę możemy owinąć kartonem lub wykonać doświadczenie w ciemnym pokoju Rura świetlna – całkowite wewnętrzne odbicie 26

Mieszanie kolorów. Synteza światła Autor Agnieszka Stoińska – ZSO nr 5 w Poznaniu  Cel Pokazanie zjawiska syntezy światła.  Materiały karbowany krążek o promieniu ok. 8 cm papier kolorowy w siedmiu kolorach tęczy klej sznurek Czynności Wycinamy z kartonu krążek o promieniu ok. 8 cm. Przyklejamy na nim siedem równych części papieru kolorowego (w kolejności, w jakiej występują kolory w tęczy). W kartonie (w pobliżu środka) wycinamy dwie dziurki i przewlekamy przez nie sznurek tak, aby można było wprawiać krążek w szybki ruch obrotowy przez naprężanie lub popuszczanie sznurka. Obserwujemy kolorowy krążek wprawiony w ruch.  Wynik Gdy krążek się kręci, ma kolor szary (czym szybciej krążek się kręci, tym jego kolor jest jaśniejszy, coraz bardziej zbliżony do koloru białego) Mieszanie kolorów. Synteza światła 27

Magia barw Autor Ewa Rząsa – Gimnazjum nr 2 w Chojnowie Cel   Cel Pokazanie zjawiska syntezy barw. Materiały: krążek Newtona (uczniowie mogą wykonać krążek samodzielnie: na tekturowym krążku uczniowie naklejają paski papieru w kolorach tęczy, a następnie przewlekają gumkę lub nitkę przez dwa otwory zrobione w środku krążka) Czynności Uczeń kręci krążkiem, drugi uczeń trzyma nitkę lub gumkę. Następnie puszczają krążek i wprawiają go w ruch, zwalniając bądź naprężając nitkę. Wynik Widzimy kolor biały (szary) 28

GALERIA 29

30

31

Dziękujemy z uwagę !!! Zespół Szkół Budowlanych w Żarach Grupa matematyczno-fizyczna 32