Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Technicznych w Pleszewie ID grupy: 97/90_MF_G1 Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Zjawisko optyczne (świetlne) w atmosferze Semestr/rok szkolny: II semestr/2009/2010

Wprowadzenie do projektu Barwne zachody i wschody Słońca, kolorowe tęcze, miraże, czy też inne efekty świetlne w atmosferze są konsekwencją kilku podstawowych praw fizycznych. Światło słoneczne (lub światło Księżyca) biegnąc poprzez atmosferę ziemską jest pochłaniane, rozpraszane, odbijane, załamywane, rozszczepiane oraz ulega dyfrakcji na znajdujących się w atmosferze kroplach wody i kryształkach lodu tworzących chmury lub rozproszonych zanieczyszczeniach. Cel projektu Rozwinięcie kompetencji matematyczno-fizycznych umożliwiających zrozumienie mechanizmów powodujących powstawanie zjawisk optycznych Rozbudzenie postaw badawczych Stymulowanie umiejętności twórczego myślenia Rozwijanie umiejętności współpracy w grupie

Podstawy teoretyczne zjawiska odbicia i załamania Prawo odbicia światła Prawo załamania światła b gdzie a - kąt padania a1 - kąt odbicia b – kąt załamania n – współczynnik załamania v – prędkość światła w danym ośrodku http://archiwum.wiz.pl/images/duze/2001/07/01070003.jpg

Podstawy teoretyczne dyfrakcji (ugięcia) Zjawisko fizyczne polegające na tym, że fala, która w wolnej przestrzeni rozchodzi się prostoliniowo, zmienia nieco kierunek gdy przechodzi w pobliżu krawędzi. Przeszkoda na drodze fali o rozmiarach porównywalnych z jej długością staje się sama źródłem fali http://www.akustyczne.pl/uklad_zrodlo_bserwator_ugiecie.jpg

Przykłady zjawisk optycznych: Tęcza Zorza Polarna Halo Fatamorgana Miraż dolny Miraż górny Zaćmienie Słońca Zaćmienie Księżyca Iryzacja Gloria Wieniec Słup światła Parhelion Piorun UCZESTNICY PROJEKTU Podsumowanie

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. Zorza polarna powstaje w wyniku oddziaływania wiatru słonecznego na magnetosferę Ziemi (pasy Van Allena). Pojawia się jako barwne (białe, żółte, zielone, czerwone, niebieskie, fioletowe) smugi, wstęgi lub zasłony, falujące lub pulsujące na niebie. Źródło: http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_technika_satelitarna/geomagnetyzm/zorza-tatry5.jpg

Zdjęcie wykonane przez uczestniczkę projektu TĘCZA Zjawisko optyczne i meteo- rologiczne występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego gdy Słońce oświetla krople wody w ziemskiej atmosferze. Zdjęcie wykonane przez uczestniczkę projektu Jak powstaje tęcza?

Jak powstaje tęcza? Światło słoneczne przechodzi przez kropelki wody, które rozszczepiając światło białe dają efekt tęczy. Barwna wiązka po rozszczepieniu światła Zestaw przyrządów i schemat układu doświadczalnego, który wykorzystaliśmy do zaprezentowania zjawiska załamania i rozszczepienia rzutnik pryzmat ekran Zjawisko załamania i rozszczepienia światła białego

WIENIEC Zjawisko zachodzi wówczas, gdy Słońce lub Księżyc są przesłonięte cienką, półprzezroczystą 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. Źródło: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/Lunarcorona.jpg/240px-Lunarcorona.jpg

Zdjęcie wykonane przez uczestniczkę projektu. HALO Zjawisko optyczne zachodzące w atmosferze ziemskiej obserwowane wokół tarczy słonecznej lub księżycowej. Jest to świetlisty, biały lub zawierający kolory tęczy, pierścień widoczny wokół Słońca lub Księżyca. Halo powstaje na skutek załamania światła w chmurze zawierającej kryształki lodu, małe halo powstaje przez załamanie na powierzchniach kryształków o kącie łamiącym 60°, duże halo powstaje podczas załamania światła na krawędziach kryształów wzajemnie do siebie prostopadłych. Zdjęcie wykonane przez uczestniczkę projektu.

GLORIA Zjawisko optyczne, które polega na wystąpieniu barwnych pierścieni wokół cienia obserwatora. Gloria widoczna jest na tle chmur, mgły, przy czym niebieski pierścień ma mniejszą średnicę od czerwonego. Zjawisko to powstaje na skutek ugięcia fal i odbicia światła na kroplach wody. Powstaje ona dookoła punktu położonego po przeciwnej stronie względem Słońca lub Księżyca. Źródło: http://pl.wikipedia.org

Źródło: http://pl.wikipedia.org SŁUP SŁONECZNY Jest to zjawisko, które powoduje powstanie kolumny świetlnej. Źródłem zjawiska jest nisko położony punkt świetlny np. Słońce. Światło odbija się od kryształków lodu łagodnie opadających w zimnym powietrzu Zjawisko najłatwiej powstaje przy wczesnym wschodzie lub późnym zachodzie Słońca. Efektem jest kolumna najczęściej czerwonawego światła, która przemieszcza się zgodnie z ruchem Słońca pod horyzontem. Gdy Słońce jest ponad horyzontem, temu zjawisku może towarzyszyć inne zjawisko – perhelionu. Źródło: http://pl.wikipedia.org

PARHELION Słońca poboczne są jednym z najczęściej obserwowanych typów halo. W sprzyjających warunkach, gdy znajdujemy się ponad chmurami możliwe jest niekiedy dostrzeżenie podsłońca i towarzyszących mu parhelionów poniżej horyzontu. Powstają one podobnie jak zwykłe parheliony, przy większej liczbie odbić światła od poziomej powierzchni kryształków lodu. Krąg parheliczny jest białym pasem opasującym całe niebo, przecinającym Słońce. Na jego przecięciu z halo 22 stopniowym powstają Słońca poboczne (parhelia). Źródło: http://www.mkruselphoto.com/blog/P1030061-vi.jpg

FATAMORGANA Fatamorgana inaczej także zwany mirażem powstaje na wskutek załamania światła w warstwach powietrza, o różnej temperaturze. Dzięki temu obserwujemy pozorny obraz oddalonego przedmiotu, np. na pustyni widzimy obraz miasta oddalonego o wiele kilometrów. Źródło: http://izismile.com/img/img2/20090311/fata_morgana_04.jpg

MIRAŻ DOLNY Miraż dolny powstaje przy nagrzanym podłożu np. piasku, asfaltu, skale, betonu. Promienie świetlne zakrzywiają się ku górze (chłodniejszemu powietrzu). Dzięki temu obserwator widzi „kałuże wody” w której widzimy odbicie np. nieba. Źródło: http://otoforum.gazeta.pl/zdjecie/2034506,3,1,20771,Wegry.html

MIRAŻ GÓRNY Miraż górny to załamanie światła w kolejnych warstwach powietrze powodując, że światło rozchodzi się po linii krzywej. Dzięki temu obserwator zdolny jest do zobaczenia „statku na niebie” Źródło: http://www.prv.nowasarzyna.pl/aga/assets/images/Miraz_gorny.gif

ZAĆMIENIE SŁOŃCA Zaćmienie Słońca powstaje, gdy Księżyc znajdzie się pomiędzy Słońcem a Ziemią i tym samym przesłoni światło słoneczne. Źródło: http://orion.pta.edu.pl/niebo/2006/zacmienie2.jpg

ZAĆMIENIE KSIĘŻYCA Zaćmienie Księżyca, zmniejszenie obserwowanego blasku Księżyca na skutek jego wejścia w obszar cienia lub półcienia Ziemi (w drugim przypadku jest to tzw. zaćmienie Księżyca półcieniowe). Zaćmienie Księżyca możliwe jest jedynie w czasie pełni. Źródło: http://pl.wikipedia.org/

Zdjęcie wykonane przez uczestników projektu IRYZACJA Iryzacja 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, plamach cieczy (np. benzyny), bańkach mydlanych a czasem w atmosferze – na chmurach. Zdjęcie wykonane przez uczestników projektu

PIORUN Piorun - bardzo silne wyładowanie elektryczne w atmosferze powstające naturalnie, zwykle towarzyszące burzom. Piorunowi często towarzyszy grom dźwiękowy oraz zjawisko świetlne zwane błyskawicą. Podczas uderzenia pioruna wyzwala się potężna energia. Energia cieplna w większości rozprasza się, niewielka jej część przekształca się na błysk i grzmot. Źródło: http://gfx.dlastudenta.pl/photos/sport/pilkanozna2/piorun_320.jpg

Podsumowanie Każde zjawisko atmosferyczne ma wpływ na życie ludzi. Jedne z nich wzbudzają podziw, inne powodują zaniepokojenie. Pracując nad projektem uświadomiliśmy sobie, że istnieje wiele różnych zjawisk optycznych - my przedstawiliśmy tylko te najpopularniejsze. Poszerzyliśmy swoje wiadomości i umiejętności matematyczno-fizyczne oraz rozbudziliśmy w sobie chęć poznania innych tajemnic naszej przyrody. Maria Konopnicka A kto ciebie, śliczna tęczo, Siedmiobarwny pasie, Wymalował na tej chmurce Jakby na atłasie? Kalina Beluch Dziś na Słońce padł cień Ziemi. Miał kształt łzy...

NASZA GALERIA Wykład dr Dębskiego Nasza Galeria cd.

Nasza Galeria cd. Zgłębiamy podstawy teoretyczne optyki geometrycznej Tłumaczymy zjawisko odbicia i załamania światła Nasza Galeria cd.

Logujemy się na portalu Pracujemy nad prezentacją