DANE INFORMACYJNE: Nazwa szkoły: ZSP Białogard ID grupy: 97/22_MF_G1 Kompetencja: Matematyczno - fizyczna Temat projektowy: Zjawiska optyczne w atmosferze Semestr/rok szkolny: 2009/2010. Nazwisko opiekuna: Renata Karczewska-Siudowska

Zjawiska optyczne w przyrodzie 1. Prędkość światła 1.1 Metoda Michelsona 2. Obicie światła 3. Załamanie światła 4. Rozszczepienie światła 5. Dyfrakcja światła 6. Wybrane zjawiska optyczne w przyrodzie 7. Złudzenia optyczne

Prędkość światła Światło jest falą, ale zupełnie różną od fali mechanicznej (np. dźwiękowej). Inna jest natura i inny mechanizm rozchodzenia się. Światło jest falą elektromagnetyczną. Fale elektromagnetyczne to zmiany, jakie zachodzą w polach elektrycznym i magnetycznym rozchodzących się w przestrzeni we wszystkich kierunkach. Światło, aby się rozchodzić, nie potrzebuje ośrodka. Doskonale rozchodzi się w próżni. Dowód? Światło dociera do nas ze Słońca, a pomiędzy Słońcem a Ziemią jest próżnia…

Prędkość światła Za pomocą światła (i innych fal elektromagnetycznych) można przekazywać energię (a więc i informację). Prędkość przekazywania energii przez rozchodzenie się światła jest największą możliwą prędkością przekazywania informacji we Wszechświecie. Oglądając galaktykę M31 w gwiazdozbiorze Andromedy, widzimy ją jaka była 2,5 miliona lat temu. Tyle bowiem czasu potrzebuje światło, aby dotrzeć z tej galaktyki do nas. Ludzie przez wiele wieków sądzili, że prędkość światła jest nieskończona. Galileusz był pierwszym uczonym, który wysunął hipotezę, o nieskończoności prędkości światła. Próbował wyznaczyć wartość prędkości światła, lecz próby te zakończyły się niepowodzeniem. 5

Prędkość światła Galaktyka M31. 6

Prędkość światła Metoda Michelsona W kolejnych latach zauważalny był postęp w tworzeniu i ulepszaniu metod pomiaru prędkości światła. W 1926 roku Albert Abraham Michelson dokonał chyba najbardziej znanego pomiaru prędkości światła. Metoda Michelsona była rozwinięciem pomysłu z połowy XIX wieku, którego autorem był Armand Hyppolyte Fizeau. 7

Prędkość światła Metoda Michelsona Na wielobok wykonany z luster pada wiązka światła. Światło odbija się od ścianki i kierowane jest w stronę odległego o 35 km lustra. Lustro to kieruje wiązkę światła z powrotem do wieloboku. Wiązka światła odbija się od ścianki, a przez szczelinkę obserwuje ją eksperymentator. Gdy wielobok napędzany silnikiem elektrycznym zaczyna się obracać, to światło widziane przez szczelinki znika. Pojawia się dopiero wówczas, gdy ścianka druga ustawi się dokładnie w miejscu ścianki pierwszej. Wiedząc, z jaką prędkością kątową obracał się wielobok, możemy wyznaczyć czas, jaki potrzebuje światło na dotarcie do lustra (odległego o s = 35 km) i powrót, czyli na przebycie drogi 2 s. Pozostaje jeszcze wyznaczenie drogi s. (Uczyniła to armia USA. Żołnierze służb geodezyjnych zmierzyli odległość 35 km z dokładnością do 5 cm!).

Prędkość światła Metoda Michelsona

Odbicie światła Odbicie światła - zjawisko zmiany kierunku rozprzestrzeniania się promieni świetlnych zachodzące na granicy dwóch ośrodków, przy czym gdy co najmniej jeden z nich jest przezroczysty. Przy odbiciu zachodzącym na powierzchni, której nierówności są małe w odniesieniu do długości padającej fali świetlnej, spełnione jest tzw. prawo odbicia: promień odbity pozostaje w tym samym ośrodku, w jakim znajdował się promień padający, oba promienie (padający i odbity) należą do jednej płaszczyzny prostopadłej do powierzchni odbijającej, kąty zawarte w tej płaszczyźnie pomiędzy normalną do powierzchni a kierunkami obu promieni są sobie równe.

α = α1

Załamanie światła Załamanie to zakrzywienie promieni świetlnych przy przechodzeniu z jednego ośrodka (materiału) do innego. Ogólnie: kiedy światło przechodzi z ośrodka o wyższej gęstości do drugiego o niższej załamuje się od normalnej (prostopadłej do powierzchni w miejscu przechodzenia), zaś kiedy przechodzi z ośrodka o niższej gęstości do drugiego o wyższej załamuje się do normalnej. 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. Interesujące jest to, że jeśli kąt padania jest równy 0 stopni (promień padający jest równoległy do normalnej), nie jest załamywany (nie zmienia kierunku).

Załamanie światła

Rozszczepienie światła Rozszczepienie światła - rozdzielenie światła białego na składowe barwy.

Dyfrakcja światła Dyfrakcja to zjawisko polegające na zaburzeniu prostoliniowego rozchodzenia się promieni świetlnych. Dyfrakcji ulega światło tylko na takich przeszkodach (szczelinach), których rozmiary są porównywalne z długością fali świetlnej. d >> λ – dyfrakcja nie występuje, d ≈ λ – dyfrakcja zachodzi.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Tęcza 6.2 Gloria 6.3 Halo 6.4 Zorza polarna 6.5 Miraż, fatamorgana

Wybrane zjawiska optyczne Tęcza TĘCZA - zjawisko optyczne w atmosferze ziemskiej; powstaje wskutek załamania, rozszczepienia i całkowitego odbicia światła słonecznego na kroplach deszczu, mżawki lub mgły; ma postać barwnego łuku o barwach od czerwonej (na zewnętrznej części łuku) do fioletowej (na wewnętrznej); często pojawia się również słabszy łuk, tzw. tęcza wtórna, o odwrotnym układzie barw.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Tęcza

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Gloria GLORIA zjawisko optyczne w atmosferze ziemskiej; barwne kręgi wokół cienia obserwatora widzianego na tle chmury lub mgły; wywołana dyfrakcją światła na kropelkach wody i kryształkach lodu występujących w chmurze lub mgle.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Halo HALO - zjawisko optyczne w atmosferze ziemskiej; najczęściej ma postać tęczowych pierścieni wokół tarczy Słońca lub Księżyca;jest wywołane załamaniem i odbiciem światła na kryształkach lodu w chmurach lub mgle.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Zorza polarna Zorza polarna to bardzo efektowne zjawisko występujące na półkuli północnej na północnym niebie. Wbrew pozorom nie występuję bardzo rzadko. Może występować w postaci płomienistych fal światła roztaczających się od horyzontu po zenit lub błyszczących łuków światła nad horyzontem rozchodzących się we wszystkich kierunkach. Światło przeważnie ma barwę czerwoną, niekiedy można jednak podziwiać zorzę o barwach zielonożółtych, błękitnych oraz srebrzystych. Zjawisko to występuję najczęściej na linii północnego koła podbiegunowego.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Zorza polarna

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze 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. Początkowo fatamorganą nazywano miraże pojawiające się w Cieśninie Mesyńskiej, gdzie są one najefektowniejsze. W Polsce pojawiają się na Pustyni Błędowskiej oraz na Wyżynie Śląskiej. Miraże dzielą się na 2 rodzaje – miraż dolny i górny.

Wybrane zjawiska optyczne w atmosferze Miraż

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne

Złudzenia optyczne