Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) Nazwa szkoły: Zespół Szkół Budowlanych im. Tadeusza Kościuszki w Zielonej Górze ID grupy: 97/73_MF_G2 Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Zjawiska optyczne w atmosferze Semestr/rok szkolny: Drugi/ 2009/2010

Optyka… Termin "optyka" pochodzi od greckiego słowa optikos, co znaczy "widzialny". Optyka jest nauką o świetle. Historia optyki zaczęta się w Grecji, dwa i pot tysiąca lat temu. Starożytni Grecy byli zafascynowani sekretami światła i widzenia. Badali kolory i zjawiska z nimi związane, jak na przykład tęcze. Udało im się nawet sformułować prawa rozchodzenia i odbijania się światła. Grecy wierzyli, że musi być jakiś kontakt pomiędzy widzianym obiektem a organem widzenia. Ogólnie rozróżniali trzy rodzaje takiego kontaktu. 

Widmo Brockenu Zjawisko Brockenu jest zjawiskiem świetlnym występującym niezwykle rzadko w atmosferze ziemskiej. Powstaje w górach, przy niskim położeniu Słońca nad horyzontem Ziemi, gdy zostaje powiększony do nadnaturalnej wielkości, cień obserwatora pojawia się na rozpostartych wprost przed nim, albo niżej od niego chmurach warstwowych, zalegających w dolinach. Cień często otoczony jest barwną aureolą. Jeżeli w "widowisku" bierze udział kilka osób, to każda z nich widzi jedynie swoją aureolę. Nazwa zjawiska pochodzi od wzniesienia Brocken (1142 m) w górach Harz (Niemcy), gdzie zaobserwowano je po raz pierwszy.

Iryzacja Iryzacja, to tęczowe barwy powstające czasem na powierzchni przezroczystych ciał w wyniku interferencji światła (oświetlenia światłem białym, przez co uzyskuje się wygaszenie pewnych, oraz wzmocnienie innych barw. Obserwuje się je, jako mieniące się, tęczowe plamy barwne na wodzie. Układy barw przeważnie zielonych i różowych, często o odcieniach pastelowych, są obserwowane na chmurach. Barwy iryzacji są często błyszczące i przypominają kolor masy perłowej. Zjawisko iryzacji chmur w istocie jest tego samego pochodzenia co wieńce i występuje przy chmurach kłębiastych Cirrocumulus, Altocumulus i Stratocumulus.

Wieniec Wieniec jest to jedna lub kilka serii barw pierścieni o stosunkowo małym promieniu, otaczających bezpośrednio tarczę ciała niebieskiego. W każdej serii pierścień wewnętrzny jest fioletowy lub niebieski, a pierścień zewnętrzny - czerwony; między nimi mogą występować inne barwy. Najbardziej wewnętrzna seria, mająca promień na ogół nie większy niż 5 stopni i nosząca nazwę aureoli, wykazuje zwykle wyraźny pierścień zewnętrzny o czerwonawej lub kasztanowej barwie. Wieńce wywołane są ugięciem światła w znajdujących się przed tarczą Słońca lub Księżyca cienkich chmurach, zbudowanych z drobnych, jednorodnych kropelek wody, zazwyczaj są to chmury średnie kłębiaste - Cirrocumulus, Altocumulus i Stratocumulus.

Gloria Gloria powstaje na skutek dyfrakcji światła (ugięcia fal) na kroplach wody lub kryształkach lodu. Jest zjawiskiem optycznym polegającym na wystąpieniu barwnych pierścieni wokół cienia obserwatora widocznego na tle chmur lub mgły, przy czym niebieski pierścień ma mniejszą średnicę od czerwonego. Gloria podobna jest do wieńca, jednak powstaje nie dookoła Słońca lub Księżyca, lecz dookoła punktu, położonego po stronie przeciwnej względem tarczy ciała niebieskiego. Zjawisko to występuje na chmurach, położonych na wprost przed obserwatorem, albo niżej od niego, tj. w górach lub przy obserwacjach z samolotu. Na te same chmury pada cień obserwatora i wówczas wydaje się, że gloria otacza cień jego głowy. Gloria powstaje wskutek ugięcia się światła, uprzednio odbitego od kropelek chmur, tak że powraca ono od chmur w tym samym kierunku, w jakim na nie padało.

Halo Halo jest jednym z ciekawszych zjawisk świetlnych (optycznych) na niebie i powstaje na skutek załamania światła w chmurze zawierającej kryształki lodu. Występuje, jako barwny, biały lub w przeważającej części biały, świetlisty pierścień, w którego środku znajduje się tarcza Słońca lub Księżyca. Krąg ten ma zwykle słabo widoczne zabarwienie czerwone od wewnątrz i w rzadkich przypadkach fioletowe na zewnątrz. Część nieba wewnątrz kręgu jest wyraźnie ciemniejsza niż na zewnątrz. Pierścień o średnicy 22° (tzw. małe halo) powstaje przez załamanie na powierzchniach kryształków o kącie łamiącym 60° natomiast o średnicy 46° (rzadziej występujące tzw. duże halo), powstaje podczas załamania światła na krawędziach kryształków wzajemnie do siebie prostopadłych (kryształki lodu są graniastosłupami prostymi o podstawie sześciokątnej). Zjawisko halo występuje przy chmurach typu Cirrus.

Zorza polarna Zjawisko świetlne obserwowane na wysokich szerokościach geograficznych, występuje głównie za kołem podbiegunowym, chociaż w sprzyjających warunkach bywa widoczna nawet w okolicach 50. równoleżnika.  Jej powstawanie związane jest ze zjawiskami elektrycznymi zachodzącymi w jonosferze (warstwa atmosfery występująca powyżej 80-90 km nad powierzchnią Ziemi). Słońce emituje wysokoenergetyczne (rzędu 500 keV na cząstkę), pędzące z dużą prędkością elektrony i protony wchodzące w skład wiatru słonecznego, które zostają odchylone przez ziemskie pole magnetyczne i poruszają się po liniach śrubowych niemalże wzdłuż linii pola magnetycznego. Atmosfera na dużych wysokościach jest zjonizowana. Wiatr słoneczny deformuje pole magnetyczne Ziemi, w okresach dużej aktywności Słońca szybkie zmiany pola magnetycznego mogą wywołać zorze nawet na średnich szerokościach geograficznych. Zorza polarna obserwowana jest też na Jowiszu i Saturnie. Zorza składa się ze smug o jasnobłękitnych, zielonych, fioletowych lub czerwonawych barwach. Kolor jest uzależniony od warstwy w atmosferze, w której ona powstaje.

Tęcza Tęcza jest jednym z efektowniejszych zjawisk w atmosferze. Jest to układ koncentrycznych łuków o barwach od fioletowej do czerwonej, wywołanych przez światło Słońca lub Księżyca, padające na zespół kropel wody w atmosferze. W tęczy  barwa fioletowa występuje po wewnętrznej stronie, a barwa czerwona po zewnętrznej stronie. Zjawisko powstaje na skutek rozszczepienia światła białego i odbicia go wewnątrz kropel deszczu. Tęczę obserwuje się na tle chmur, z których pada deszcz, znajdujących się po przeciwnej stronie nieba niż Słońce .

Rozproszenie W 1881 roku John Tyndall przedstawił poprawne wyjaśnienie tego zjawiska. Opierając się na badaniach lorda Rayleigha (John William Strutt), wywnioskował, że niebieska barwa nieba jest wynikiem rozproszenia światła przez cząsteczki powietrza. Rozmiary cząsteczek, które biorą udział w rozpraszaniu Rayleigha, są mniejsze od długości fali światła widzialnego. Intensywność rozpraszania Rayleigha jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali.  Największe rozproszenie występuje przy kolorach o najkrótszych falach, takich jak fioletowy i niebieski. Zielony jest mniej rozpraszany, a czerwony najmniej. W wyniku zmieszania się wszystkich kolorów w odpowiednich proporcjach - mnóstwo fioletu, mniej niebieskiego i zielonego, a najmniej czerwonego i pomarańczowego, powstaje niebieski kolor nieba. 

Odbicie W III w p.n.e Eukidesjako 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 (pomiędzy promieniem a prostą prostopadłą do odbijającej powierzchni, tak zwaną normalną) i odbicia są sobie równe. Trzysta lat później, około 50 roku n.e., Heron z Aleksandrii napisał księgę zatytułowaną Catoptrika, w której przedstawił teorię luster. Heron sądził, że nasze widzenie jest możliwe dzięki promieniom wysyłanym z oka i odbijanym przez przedmiot zachowujący się jak lustro.

TĘCZA zjawisko niebieskie Tęczę obserwuje się na tle chmur deszczowych lub deszczu w kierunku przeciwnym do położenia Słońca. Różnokolorowy łuk znajduję się zazwyczaj w odległości od 1 do 2 km od obserwatora, niekiedy można go zaobserwować w odległości od 2 do 3 m na tle kropel wody unoszących się w powietrzu obok fontanny lub rozpylacza. Środek tęczy znajduje się na przedłużeniu prostej łączącej Słońce z okiem obserwatora na linii dosłonecznej. Kąt między linią poprowadzoną od oka obserwatora do zewnętrznego punktu podstawy tęczy głównej i linią dosłoneczną wynosi 41 - 42 st.

Co to jest światło? Termin „optyka” pochodzi od greckiego słowa optikos co znaczy ”widzialny”. Optyka jest nauką o świetle. Historia optyki rozpoczęła się w Grecji dwa i pół tysiąca lat temu. Starożytni Grecy byli zafascynowani sekretami światła i widzenia. Badali kolory i zjawiska z nimi związane, jak na przykład tęcze. Udało im się sformułować prawa rozchodzenia i odbijania się światła. Pitagoras i jego następcy uważali, że oko ludzkie jest źródłem promieni świetlnych, rozchodzących się po liniach prostych w kierunku obiektów w polu widzenia. Arystoteles utrzymywał, że kontakt między okiem a obiektem jest możliwy dzięki eterowi. Eter pozostający w spoczynku jest czarny. Każde ciało, które dostrzegamy wprawia eter w ruch. Im szybszy ruch, tym jaśniejsze jest ciało. Każdy kolor jest mieszaniną czarnego i jasnego. Epikur twierdził, że przedmioty są widoczne dlatego, że wysyłają promienie w kierunku oka.

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.).

HALO Halo – grupa skomplikowanych zjawisk optycznych w atmosferze, uwarunkowanych załamaniem odbiciem światła i załamaniem w kryształach lodu, z których zwykle składają się górne warstwy chmur.