DANE INFORMACYJNE ID grupy: AsGo02 Zjawiska optyczne w atmosferze, Lokalizacja: Instytut Techniczny PWSZ, Gorzów Wielkopolski Kompetencja: matematyczno – fizyczna Temat projektowy: w ramach tematu projektowego: Zjawiska optyczne w atmosferze, prezentacja - Barwy ze słońca są Semestr/rok szkolny: 2009 /2010 Naukowe Koło Projektowe - AsGo02 Opiekun grupy: dr Wojciech A. Sysło Na pierwszych zajęciach zjawiło się 8 osób, później dołączyła jeszcze jedna osoby. Liderem grupy został wybrany Cezary, sekretarzem/ kronikarzem – Arkadiusz. Temat prezentacji to wynik zaprezentowanego na spotkaniach materiału odnośnie obserwowanych zjawisk. Tytuł, to fragment wiersza Czesława Miłosza – Słońce, z tomu Świat, poema naiwne, WL, Kraków 1999. Poniżej pierwsza część wiersza, oddająca zadziwienie Artysty, które i nam towarzyszy. Barwy ze słońca są. A ono nie ma Żadnej osobnej barwy, bo ma wszystkie. I cała ziemia jest niby poemat A słońce nad nią przedstawia artystę. Celem projektu był wzrost kompetencji uczniów, będący wynikiem wykorzystania nowych umiejętności nabytych w trakcie rozszerzania wiedzy i jej wykorzystania do wyjaśniania obserwowanych zjawisk. Drugie spotkanie, także z materiałami przygotowanymi w domu, pozwoliło przygotować wersję roboczą prezentacji, którą ukończono w miesiącu lipcu. Postawiono sobie dodatkowy cel wspólnych prac nad prezentacją: powinna ona mieć charakter edukacyjny. Źródła wykorzystywanych materiałów podawane są na stronie notatek.

/Słońce – Czesław Miłosz, 1943/ Barwy ze słońca są /Słońce – Czesław Miłosz, 1943/ Prezentacja grupy AsGo02

Interferencja światła PLAN PREZENTACJI Załamanie i rozszczepienie światła Tęcza Zorza polarna Interferencja światła Prezentacja dotyczy opisu/wyjaśnienia obserwowanych zjawisk optycznych, barwami mieniącymi się, których źródłem Słońce. Nie wiemy, czy pisząc cytowany wiersz, Czesław Miłosz miał też na myśli zorze polarne, których natura jest odmienna od tych zjawisk, które promień światła przychodzący ze Słońca rzeźbi - idziemy więc za ogromną wyobraźnią Poety ! Prezentacja grupy AsGo02

ZAŁAMANIE I ROZSZCZEPIENIE ŚWIATŁA Załamanie to zmiana biegu promieni świetlnych przy przechodzeniu z jednego ośrodka (materiału) do innego. Promień załamywany nazywamy promieniem padającym, a kąt który tworzy z normalną nazywamy kątem padania. Po załamaniu promień nazywamy promieniem załamanym, a kąt który tworzy z normalną, kątem załamania. Promień padający, załamany i normalna leżą w tej samej płaszczyźnie (to zdanie to pierwsze prawo załamania). Interesujące jest to, że jeśli kąt padania jest równy 0 stopni (promień padający jest równoległy do normalnej), nie jest załamywany (nie zmienia kierunku). Prezentacja grupy AsGo02

Źródło: zdjęcie rozszczepienia światła z Internetu. Rozszczepienie światła spowodowane jest różną prędkością rozchodzenia się promieni świetlnych o różnych barwach. Różna prędkość rozchodzenia się światła owocuje oczywiście różnym współczynnikiem załamania światła i różnym kątem załamania. Ponieważ zaś światło białe jest mieszaniną świateł o wielu barwach, to przepuszczenie go przez pryzmat spowoduje rozdzielenie poszczególnych składowych na piękną tęczę. Np. promienie czerwone rozchodzą się w szkle szybciej niż promienie fioletowe. Dlatego też promienie czerwone załamują się słabiej niż fioletowe. Załamanie i rozszczepienie światła występuje dla większości materiałów przezroczystych. Ono nadaje piękny poblask brylantom i kryształom, ono powoduje powstawanie tęczy (światło jest wtedy załamywane i rozszczepiane przez miniaturowe kropelki wody). Klasyczne doświadczenie – źródło światła białego, pryzmat … i na ekranie piękna tęcza ! Prezentacja grupy AsGo02

SOCZEWKI i nie tylko one Soczewki, soczewkowanie … to realizacja zmiany kierunku biegu promieni świetlnych. Najpopularniejszy zadania takich układów to walka z wadami wzroku Człowieka. Układów, bo mogą to być soczewki umieszczone w oprawce okularów lub ‘przyklejone’ do oka szkła kontaktowe ! Chyba większego bogactwa zastosowań w okolicy nas nie ma ! Zjawisko załamania pozwala na zbudowanie soczewek ogniskujących fale świetlne – na zdjęciu w wersji kieliszków ! Prezentacja grupy AsGo02

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. Zdjęcie uchwyciło DWIE tęcze, o odwróconej kolejności kolorów ! Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku ( chyba jednak w liczbie mnogiej! - TĘCZE) Prezentacja grupy AsGo02

TĘCZA i jej otoczenie Źródło: zdjęcie z Internetu Tęcza powstaje dzięki koncentracji promieni wychodzących z kropli pod maksymalnym kątem. Chcąc zobaczyć promień, który po odbiciu wraca w kierunku, z którego nadszedł, musimy patrzeć na punkt przeciwsłoneczny. Pragnąc dojrzeć promienie wychodzące z kropli pod niewielkimi do osi kątami, musimy spoglądać pod niedużym kątem w stosunku do punktu przeciwsłonecznego. Wszystkie te ‘poboczne’ promienie docierające do oka pod niewielkim kątem w stosunku do osi nachylenia, powinny wychodzić z kropli znajdujących się wewnątrz łuku głównego. Obserwacja obu tęczy: pierwotnej i wtórnej pokazuje, że również na zewnątrz tęczy wtórnej mamy jaśniejsze tło – to promienie poboczne. Środek między obu tęczami jest względnie ciemniejszy w stosunku do jasności obszarów na zewnątrz tęcz. Źródło: R. Greenler, TĘCZE, GLORIE I HALO, czyli niezwykłe zjawiska optyczne w atmosferze, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998 Wnętrze TĘCZY jaśniejsze, jakby ktoś je dodatkowym źródłem światła oświetlił. Prezentacja grupy AsGo02

Jedna tęcza, druga tęcza … Schematyczny obrazek powstawania tęcz. Nie ma żadnych podstaw uważać, że nie mogą powstać tęcze wyższych rzędów, gorzej z ich obserwacją. Przy jednokrotnym odbiciu w kropli wody – tęcza pierwotna, dwa razy odbijane promienie światła – tęcza wtórna. Prezentacja grupy AsGo02

ZORZA POLARNA Bardzo efektowne zjawisko świetlne obserwowane głównie za kołem podbiegunowym. Zorza polarna – jest to bardzo efektowne zjawisko świetlne obserwowane głównie za kołami podbiegunowymi. Zorza powodowana jest przez wyrzucane przez słońce elektrony i protony, które natrafiając na atmosferę ziemską, pobudzają azot oraz wodór i w wyniku tej reakcji dochodzi do zjawiska świecenia. Cząstki słoneczne poruszają się po torze helisy wzdłuż linii pola magnetycznego łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne powodując wzbudzenia atomów w obszarze polarnym, a skutkiem tego jest świecenie zorzowe. Może występować w postaci płomienistych fal światła roztaczających się od horyzontu po zenit lub błyszczących łuków światła nad horyzontem rozchodzących się we wszystkich kierunkach. Prezentacja grupy AsGo02

Światło przeważnie ma barwę czerwoną, niekiedy można jednak podziwiać zorzę o barwach zielonożółtych, błękitnych oraz srebrzystych. Kolor zorzy zależy od określonego gazu. Na czerwono i na zielono świeci tlen, natomiast azot świeci w kolorach purpury i bordo. Lżejsze gazy - wodór i hel - świecą w tonacji niebieskiej i fioletowej. Wizualne zorze polarne obserwowane były również na Jowiszu, a w innych zakresach widmowych na Saturnie, Uranie i Neptunie. Prezentacja grupy AsGo02

RÓŻNE KSZTAŁTY I KOLORY ZÓRZ Źródło: wikipedia – zorza polarna w Szwecji Jaki udział ma w tym zjawisku ma Słońce ? Słońce w otaczającą go przestrzeń, poza promieniowaniem elektromagnetycznym, wysyła także strumień naładowanych cząstek. Prezentacja grupy AsGo02

INTERFERENCJA ŚWIATŁA Interferencja jest to zjawisko nakładania się fal świetlnych. Zjawisko to potwierdza falową naturę światła. Doświadczenie Younga. Źródło: Bańki mydlane we Wszechświecie.ppt ( materiał z Internetu) Jak powstaje obraz interferencyjny ? Jeśli nakładające się fale mają zgodne fazy, następuje maksymalne wzmocnienie fali wypadkowej, natomiast interferencja fal o przeciwnych fazach prowadzi do ich całkowitego wygaszenia. Zjawisko interferencji światła, a także zjawisko dyfrakcji, czyli ugięcia fal świetlnych, są najsilniejszymi dowodami na falową naturę światła. Aby powstał obraz interferencyjny, nakładające się fale muszą posiadać stałą różnicę faz; o takich falach mówimy, że są spójne. Źródłem fal spójnych jest laser. Na ekranie obserwujemy obraz złożony z jasnych i ciemnych prążków interferencyjnych. Prezentacja grupy AsGo02

BARWY BANIEK MYDLANYCH Efektowne barwy baniek mydlanych. Prezentacja grupy AsGo02

BARWY CIENKIEJ WARSTWY Źródło: Bańki mydlane we Wszechświecie.ppt ( materiał z Internetu) Gdy wiązka światła pada na błonę mydlaną, częściowo odbija się od jej zewnętrznej, a częściowo wewnętrznej powierzchni. Oba te promienie nakładają się i tam, gdzie się wzmacniają, widzimy kolorowe prążki. Na dole, tam gdzie bańka jest grubsza, są one drobne i gęste. W miarę zmniejszania się grubości bańki prążki poszerzają się, a w końcu, dla bardzo cienkich błon – znikają. To obraz błony mydlanej. Podobne obrazy widujemy często w okolicy stacji paliw. Prezentacja grupy AsGo02

KOLOROWY ŚWIAT Prezentacja grupy AsGo02