Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Nr 1 im. Powstańców Wielkopolskich w Swarzędzu ID grupy: 97/33_MF_G1 Kompetencja: matematyczno - fizyczna Temat projektowy: ZJAWISKA OPTYCZNE (ŚWIETLNE) W ATMOSFERZE Semestr I / rok szkolny: 2009/2010

Wprowadzenie: cele projektu Projekt „AS KOMPETENCJI” ma na celu: rozwój kompetencji kluczowych uczniów w zakresie matematyki, fizyki; współpracę szkoły z uczelniami wyższymi; współpracę międzyszkolną. Zajęcia odbiegają od standardowych zajęć szkolnych przez zastosowanie: pracy grupowej z wykorzystaniem metody projektowej; interesujących form realizacji zadań edukacyjnych; materiałów e-learningowych; zdobytej wiedzy do działań praktycznych. W naszym przypadku – wspólne rozwiązywanie zadań.

Zjawiska optyczne (świetlne) w atmosferze Zjawisko optyczne – każde zjawisko dotyczące oddziaływania światła z materią I. Podstawowe wiadomości o świetle II. Podstawowe zjawiska optyczne III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze IV. Zadania Podsumowanie projektu, wnioski Bibliografia

I. Podstawowe wiadomości o świetle 1. Co to jest światło? 2. Jak zmieniały się poglądy na naturę światła? 3. Opis właściwości światła. 3.1 Fale elektromagnetyczne. Światło jako fala. 3.2 Foton (kwant). 4. Wielkości fizyczne opisujące światło. 5. Dualizm korpuskularno – falowy światła.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 1. Co to jest światło? Światło towarzyszy ludziom od najdawniejszych lat. Dostarcza im najwięcej informacji o otaczającym świecie. Światło jest niezbędne do wzrostu roślin, a następstwo dnia i nocy wyznacza rytm życia człowieka. Źródłem światła nazywamy każde ciało świecące światłem własnym. Naturalnymi źródłami światła są: Słońce, gwiazdy. Sztucznymi źródłami światła są świece, płonące łuczywo, rozżarzone włókno żarówki, gaz w świecącej lampie jarzeniowej, itp. Światło przenosi energię od źródła do ciała, na które pada i rozchodzi się po liniach prostych.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 2 I. Podstawowe wiadomości o świetle 2. Jak zmieniały się poglądy na naturę światła? Starożytni grecy. Prace Platona o prostoliniowym rozchodzeniu się światła i biegu promieni po odbiciu światła od zwierciadeł płaskich i sferycznych. XIV wiek, światło rozchodzi się prostoliniowo. Znano prawo odbicia i załamania na granicy ośrodków. Wytwarzano soczewki i popularne już były wtedy okulary. XVII i XVIII wieku, dominował pogląd głoszony przez Newtona – twórcę korpuskularnej teorii światła. Rozchodzenie się światła polega na prostoliniowym ruchu maleńkich cząstek – inaczej mówiąc korpuskuł – wylatujących ze źródła. Cząstki te wpadając do oka, wywołują wrażenie światła. W 1690 roku Huygens ogłosił sprzeczną z poglądami Newtona, falową teorię światła. Światło to fale, rozchodzące się w ciałach sprężystych i niosące energię. Założył, że cała przestrzeń wypełniona jest niezwykle sprężystą substancją, którą nazwał eterem kosmicznym. O teorii falowej światła głoszonej przez Huygensa zapomniano jednak na dłuższy czas. Początek XIX wieku. Young i Fresnel zaobserwowali dyfrakcję i interferencję światła. Były to dowody falowej natury światła. Powrócono do teorii Huygensa. Teoria falowa Huygensa miała jednak bardzo poważny mankament: założenie o istnieniu eteru kosmicznego.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 2 I. Podstawowe wiadomości o świetle 2. Jak zmieniały się poglądy na naturę światła? W 1867 roku James Maxwell ogłosił teorię, że światło jest falą elektromagnetyczną, która może rozchodzić się w próżni. Eter kosmiczny stał się zbędny. W 1887 roku Michelson (amerykański fizyk polskiego pochodzenia) i Morley doświadczalnie wykluczyli istnienie eteru kosmicznego. Michelson dokonał także pomiaru szybkości rozchodzenia się światła, otrzymując wynik zgodny z teoretycznymi przewidywaniami Maxwella. Stało się jasne, że światło jest falą elektromagnetyczną. Początek XX wieku. Einstein i Millikan wyjaśnili zjawisko, w którym ujawnia się korpuskularny charakter promieniowania elektromagnetycznego (w szczególności światła). Zjawisko to nosi nazwę fotoemisji lub zjawiska fotoelektrycznego. Cząstki promieniowania nazwano fotonami (kwantami) promieniowania elektromagnetycznego. Za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego Albert Einstein otrzymał w 1921 roku Nagrodę Nobla.

I. Podstawowe wiadomości o świetle Według współczesnej teorii korpuskularno – falowej światło raz zachowuje się jak fala, a innym razem jak strumień korpuskuł (dualizm korpuskularno – falowy). Fale elektromagnetyczne – wśród nich światło

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. Nauka zajmująca się badaniem światła to optyka. Współczesna optyka, zgodnie z dualizmem korpuskularno – falowym, postrzega światło jednocześnie jako falę elektromagnetyczną oraz jako strumień cząstek nazywanych fotonami lub kwantami. Prędkość światła w próżni jest stała i wynosi c = 299 792 458 m/s (c – stała fizyczna zwana prędkością światła). W przybliżeniu c = 3 ∙ 108 m/s lub c = 300 000 km/s. Prędkość światła w innych ośrodkach jest mniejsza i zależy od współczynnika załamania danego ośrodka: w wodzie 225 000 km/s, w szkle 200 000 km/s, w szkle z dodatkiem ołowiu (flint) 186 000 km/s. Gdy światło przechodzi przez ośrodek nie zmienia się jego częstotliwość, ale zmienia się prędkość i długość fali, (f = const., v ~, λ ~).  

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. 3.1 Fale elektromagnetyczne. Światło jako fala. Światło jest falą elektromagnetyczną o długości fali w próżni ok. 380 nm – 780 nm.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. Fale elektromagnetyczne to zachodzące w przestrzeni zmiany pola elektrycznego i magnetycznego.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. Do opisu fal elektromagnetycznych, używa się obrazu fali, której kształt jest w każdej chwili opisany wykresem funkcji sinus, odpowiednio przesuniętym i rozciągniętym. Stosuje się pojęcia: długość fali λ , prędkość v, okres fali T, częstotliwość f, amplituda fali A. Związane są one zależnością: Gdy światło porusza się w próżni lub powietrzu rozchodzi się z prędkością c = 299 792 458 m/s, wzory przyjmują postać:

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. Fale świetlne (elektromagnetyczne), definicje: Długość fali λ – jest to najmniejsza odległość dwóch punktów drgających w tych samych fazach, [m]. Okres fali T – jest to czas, w ciągu którego fala przebędzie drogę równą swej długości, [s]. Częstotliwość f – odwrotność okresu, liczba drgań w ciągu 1 sekundy, [Hz]. Amplituda fali A – jest to największe wychylenie cząsteczek drgających, [m].

I. Podstawowe wiadomości o świetle 3. Opis właściwości światła. 3.2 Foton (kwant) Cząstki promieniowania elektromagnetycznego nazwano fotonami lub kwantami promieniowania elektromagnetycznego. Foton (kwant): Nie jest podobny do cząstek, nie można go porównać do piłeczki pingpongowej czy nawet takiej cząstki, jak elektron. Nie ma on masy spoczynkowej, innymi słowy „żyje” tylko wtedy, gdy się porusza. W próżni jego prędkość jest stała i wynosi c = 299 792 458 m/s. Gdy światło przechodzi przez ośrodek nie zmienia się jego częstotliwość, ale zmienia się prędkość i długość fali, (f = const., v ~, λ ~). Fotony (kwanty) emitowane posiadają energię. E = h ∙ f (E – energia fotonu, f – częstotliwość fali świetlnej, h = 6,63 ∙ 10-34 J ∙ s – stała Plancka). Zgodnie ze wzorem, częstotliwość fali świetlnej jest tym większa, im wyższa jest energia składająca się na tę falę kwantów.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 4 I. Podstawowe wiadomości o świetle 4. Wielkości fizyczne opisujące światło. Na podstawie wyników wielu doświadczeń światło charakteryzujemy za pomocą następujących wielkości:   Wartość stałej Plancka wynosi: h = 6,63 ∙ 10-34 J ∙ s Foton jest opisany zarówno za pomocą wielkości korpuskularnych m oraz p (masa oraz pęd) jak i wielkości falowych λ oraz f (długość fali oraz częstotliwość). Te dwa rodzaje wielkości są powiązane ze sobą stałą Plancka. Wzory te są wyrazem tzw. dualizmu  korpuskularno – falowego. Cząstka elementarna – foton – łączy w sobie cechy zarówno korpuskularne, jak i falowe.

I. Podstawowe wiadomości o świetle 5 I. Podstawowe wiadomości o świetle 5. Dualizm korpuskularno – falowy światła. Człowiek odbiera światło dzięki zmysłowi wzroku. Zjawiska odbicia światła od powierzchni zwierciadła można opisać za pomocą modelu korpuskularnego. Zjawiska dyfrakcji i interferencji – to typowe zjawiska falowe.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 1. Wstęp. 2. Optyka geometryczna. 2.1 Odbicie światła. 2.2 Załamanie światła. 2.3 Kąt graniczny. 2.4 Całkowite wewnętrzne odbicie. 2.5 Rozszczepienie światła. 2.6 Zwierciadła, soczewki, przyrządy optyczne (oko, lupa, aparat fotograficzny, teleskop). 2.7 Lasery. 3. Optyka falowa. 3.1 Dyfrakcja światła. 3.2 Interferencja. 3.3 Polaryzacja światła. 3.4 Praktyczne wykorzystanie polaryzacji. 4. Optyka kwantowa. 4.1 Czy światło na pewno jest falą? – czyli zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. 4.2 Widma emisyjne i absorpcyjne.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 1. wstęp Optyka klasyczna to nauka o świetle i budowaniu przyrządów optycznych. Klasyczną optykę zazwyczaj dzieli się na dwa działy: Optykę geometryczną Optykę falową Gdy światło na swej drodze napotyka obiekty o rozmiarach makroskopowych stosujemy opis uproszczony, przybliżony, opis biegu bardzo wąskich, wybranych wiązek światła. Wiązki takie nazywamy promieniami świetlnymi. Takim przybliżonym opisem zajmuje się optyka geometryczna. Gdy światło napotyka na swej obiekty o rozmiarach porównywalnych z jego długością fali, rozmiarach mikroskopowych, mówimy, że światło jest falą (elektromagnetyczną). Świadczą o tym takie zjawiska, jak dyfrakcja, interferencja i polaryzacja. Takim opisem zajmuje się optyka falowa.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 1. wstęp Nowe działy optyki dość luźno odnoszą się do tradycyjnego podziału. W ramach nowoczesnej optyki mieści się m.in. : Spektroskopia Optyka atomowa i jądrowa Optyka kwantowa Szereg innych poddziedzin wynikających z istnienia bardzo różnych zjawisk związanych z emisją fal elektromagnetycznych.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Założeniem optyki geometrycznej jest, że światło rozchodzi się jako strumień promieni. Przyjmuje się też, że promienie te biegną prostoliniowo od źródła światła do momentu w którym napotkają na przeszkodę lub zmianę ośrodka. Opisują to dwa główne zjawiska: Odbicie światła Załamanie światła Wiązka światła padając na niewypolerowaną powierzchnię dowolnego przedmiotu, np. powierzchnię kartki papieru, ulega rozproszeniu. Poszczególne promienie odbijają się od małych nierówności w różne strony. Gdy powierzchnia stanowiąca granice dwóch ośrodków jest gładka (np. powierzchnia wody, powierzchnia szkła, wypolerowana powierzchnia metalu), wiązka światła ulega odbiciu, zmienia kierunek i rozchodzi się dalej w tym samym ośrodku. Gdy oba ośrodki są przezroczyste (np. powietrze i woda lub powietrze i szkło) odbiciu towarzyszy też załamanie światła – promienie przechodzą też do drugiego ośrodka, zmieniając kierunek. Zachowanie się wiązki światła na granicy ośrodków opisuje prawo odbicia i prawo załamania.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.1 Odbicie światła Prawo odbicia światła Promień padający na gładką powierzchnię ulega odbiciu, przy czym kąty padania i odbicia są sobie równe, a promienie padający i odbity leżą w płaszczyźnie prostopadłej do tej powierzchni. 1 – kąt padania, kąt jaki tworzy promień padający z normalną, 2 – kąt odbicia, kąt jaki tworzy promień odbity z normalną, 1 = 2 , normalna – prosta prostopadła do granicy dwóch ośrodków.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.2 Załamanie światła Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka n: Współczynnik załamania informuje nas ile razy mniejsza jest szybkość światła w danym ośrodku w porównaniu z szybkością światła w próżni. gdzie: c szybkość światła w próżni, v szybkość światła w danym ośrodku. Częstotliwość fali świetlnej nie zmienia się przy przechodzeniu z jednego ośrodka do drugiego. Względny współczynnik załamania światła przy przejściu promienia z ośrodka I do ośrodka II:

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Współczynnik załamania światła w danym ośrodku Ośrodek bezwzględny współczynnik załamania n prędkość światła w ośrodku v [m/s] prędkość światła w ośrodku v [m/s] diament 2,42 ok. 125 000 000 lód 1,31 ok. 229 000 000 sól kamienna 1,54 ok. 194 000 000 szkło (różne rodzaje) od 1,4 do 1,9 - średnio 1,5 od 1,53 ∙108 do 2,15∙108   woda 1,33 225 000 000 etanol 1,36 220 000 000 powietrze 1,0003 299 706 000 próżnia 1 c = 299 792 458

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Zjawisko zmiany kierunku rozchodzenia się światła, spowodowane przejściem z jednego ośrodka do drugiego nazywamy załamaniem światła. Jeżeli światło przechodzi z ośrodka, w którym rozchodzi się z szybkością v1 do ośrodka, w którym rozchodzi się z szybkością v2, to kąt załamania światła jest większy od kąta padania światła, gdy v2 > v1, a mniejszy, gdy v2 < v1.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Załamanie światła

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Prawo załamania światła Stosunek sinusa kąta padania  do sinusa kąta załamania  jest dla dwóch danych ośrodków wielkością stałą, równą stosunkowi szybkości światła w tych dwóch ośrodkach i nazywa się współczynnikiem załamania ośrodka drugiego względem pierwszego. Prawo to nosi nazwę Snella lub Snelliusa od nazwiska holenderskiego matematyka Willebroda Snella (1580-1626), który to prawo sformułował.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.3 Kąt graniczny Kąt padania światła na powierzchnię graniczną, przy którym kat załamania wynosi 900, nazywamy kątem granicznym danego ośrodka. Dotyczy to wyłącznie sytuacji, w której promień zmieniając ośrodek zwiększa swoją szybkość rozchodzenia się.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.4 Całkowite wewnętrzne odbicie Gdy światło pada z ośrodka o większym współczynniku załamania do ośrodka o mniejszym współczynniku, pod katem większym od granicznego, promień załamany nie pojawia się. Światło ulega całkowitemu odbiciu od powierzchni granicznej. Kąt graniczny gr spełnia związek: Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia wykorzystuje się np. w światłowodach.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Światłowody

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.5 Rozszczepienie światła Rozszczepienie światła spowodowane jest różną prędkością rozchodzenia się promieni świetlnych o różnych barwach. Rozszczepienie najłatwiej jest zaobserwować w pryzmacie ponieważ załamuje on i rozszczepia światło dwukrotnie dzięki czemu barwne promienie są silniej rozbieżne niż w przypadku załamania jednokrotnego. Jeśli na pryzmat padnie wiązka światła słonecznego lub pochodzącego ze zwykłej żarówki (czyli światła białego), na ekranie umieszczonym po drugiej stronie pryzmatu uzyskamy ciąg barw zwany widmem ciągłym. Po raz pierwszy takie doświadczenie w roku 1666 wykonał Izaak Newton. Uzyskany efekt świadczy o tym, że: światło białe jest mieszaniną światła o różnych barwach, współczynnik załamania zależy od jego barwy, a więc od długości fali (częstotliwości). Współczynnik załamania światła czerwonego jest najmniejszy, czyli jego szybkość w ośrodku, z którego wykonano pryzmat, jest największa. Współczynnik załamania światła fioletowego jest największy, więc rozchodzi się ono w pryzmacie z najmniejszą szybkością.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna Rozszczepienie światła

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.6 Przyrządy optyczne. Zwierciadła, soczewki, przyrządy optyczne (oko, lupa, aparat fotograficzny, teleskop).

II. Podstawowe zjawiska optyczne 2. Optyka geometryczna 2.6 Przyrządy optyczne. Zwierciadła, soczewki, przyrządy optyczne (oko, lupa, aparat fotograficzny, teleskop). 2.7 Lasery. (Generatory promieniowania, Wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej).

II. Podstawowe zjawiska optyczne 3. Optyka FALOWA 3.1 Dyfrakcja światła Dyfrakcja, uginanie się światła. Gdy światło przechodzi przez przeszkody (np. otwory lub szczeliny), to pojawia się wyraźne odchylenie od prostoliniowego rozchodzenia się światła. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali. Jeżeli wiązka fal przechodzi przez szczelinę lub omija obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa fala rozchodzi się w ten sposób, że każdy punkt fali staje się nowym źródłem fali kulistej. Za przeszkodą fale nakładają się na siebie zgodnie z zasadą superpozycji. Przy spełnieniu pewnych warunków za przeszkodą pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal (interferencja). Zjawisko dyfrakcji występuje dla wszystkich rodzajów fal (fal elektromagnetycznych, fal dźwiękowych oraz fal materii). W świetle widzialnym dyfrakcję na warstwach można obserwować jako rozproszenie światła białego na powierzchni płyty CD. Kolejne ścieżki tworzą następujące po sobie warstwy, na których fale o różnych kolorach, załamują się pod różnym kątem. W efekcie światło białe rozdziela się na poszczególne barwy.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 3. Optyka FALOWA Dyfrakcja na podwójnej szczelinie

II. Podstawowe zjawiska optyczne 3. Optyka FALOWA 3.2 Interferencja Interferencją nazywamy nakładanie się (superpozycję) dwóch lub więcej fal o tych samych częstotliwościach.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 3. Optyka FALOWA 3.3 Polaryzacja światła Polaryzacja – własność fali poprzecznej. Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym kierunku. Fala niespolaryzowana oscyluje we wszystkich kierunkach jednakowo. Światło jest spolaryzowane całkowicie, jeżeli w strumieniu tego światła we wszystkich falach drgania wektorów pół elektrycznych odbywają się w jednej płaszczyźnie. Światło ulega polaryzacji całkowitej lub częściowej, gdy: odbija się od dielektryka, wchodzi do przezroczystego dielektryka, przechodzi przez niektóre przezroczyste kryształy, przechodzi przez niektóre, sztucznie wytworzone przezroczyste błony zwane polaroidami.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 3. Optyka FALOWA 3.4 Praktyczne wykorzystanie polaryzacji: Filtry polaryzacyjne Wyświetlacze Projektory obrazu trójwymiarowego Defektoskopia Mikroskop polaryzacyjny Radioastronomia i radary Zdjęcie wykonane z filtrem polaryzacyjnym (po lewej) i bez filtra (po prawej) Schemat wyświetlacza LCD – 1-polaryzator pionowy, 2 i 4- szyba z przeźroczystymi elektrodami, 3-ciekły kryształ, 5-polaryzator poziomy, 6-powierzchnia odbijająca

II. Podstawowe zjawiska optyczne 4. Optyka KWANTOWA 4.1 Czy światło na pewno jest falą? – czyli zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Promieniowanie świetlne padające na metalową płytkę może powodować emisję elektronów z jej powierzchni. Efekt taki nazywamy zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym, a emitowane elektrony – fotoelektronami. Przykładem urządzenia, w którym zachodzi to zjawisko jest fotokomórka.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 4. Optyka KWANTOWA Einstein powiązał wartość największej energii kinetycznej Emax uwolnionych elektronów i energii fotonu E = h ∙ f równaniem: Gdzie: h – stała Plancka, f – częstotliwość fali świetlnej wybijającej elektrony,  – praca wyjścia Emax – maksymalna energia kinetyczna uwolnionych elektronów.

II. Podstawowe zjawiska optyczne 4. Optyka KWANTOWA Na zjawisko fotoelektryczne ma wpływ: częstotliwość światła (im wyższa, tym większa energia światła, długość fali świetlnej (im wyższa, tym większa energia światła), rodzaj metalu z którego wybijane są elektrony. Natężenie światła nie ma wpływu na zjawisko. (duże natężenie wybija większą liczbę elektronów z tą samą energią kinetyczną, małe natężenie wybija małą liczbę elektronów z tą samą energią kinetyczną).

II. Podstawowe zjawiska optyczne 4. Optyka FALOWA 4.2 Widma emisyjne i absorpcyjne Każdy pierwiastek emituje światło o charakterystycznych dla niego długościach fal. Dla danego pierwiastka układ linii tworzących widmo emisyjne pokrywa się z układem ciemnych prążków widma absorpcyjnego.

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 1. Gloria 2. Halo 3. Iryzacja 4. Miraż (fatamorgana) 5. Słońce poboczne (parhelion, słońce pozorne) 6. Słup słoneczny (słup świetlny) 7. Tęcza 8. Widmo Brockenu (zjawisko Brockenu, mamidło górskie) 9. Wieniec (aureola, potocznie "lisia czapa")

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 1. Gloria Dyfrakcja światła na kroplach wody lub kryształkach lodu. Gloria widziana w mgle

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 2. Halo Załamanie i odbicie promieni świetlnych na kryształkach lodu chmur pierzastych lub we mgle lodowej.

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 3. Iryzacja, tęczowanie Interferencja światła białego Iryzacja na chmurach Iryzująca plama benzyny

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 4. Miraż (fatamorgana) Załamanie światła w warstwach powietrza o różnej temperaturze, a co za tym idzie, gęstości. Fatamorgana na wybrzeżu Norwegii Miraż dolny obserwowany na drodze podczas upałów

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 5. Słońce poboczne (parhelion, słońce pozorne) Załamanie się promieni słonecznych na kryształach lodu Słońce poboczne, widoczne na miejscu przecięcia halo i kręgu parhelicznego

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 6. Słup słoneczny (słup świetlny) Odbicia światła nisko położonego Słońca Słup słoneczny

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 7. Tęcza Rozszczepienie światła załamującego się i odbijającego się wewnątrz kropli wody (np. deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego. Tęcza pierwotna i wtórna, tęcza światła odbitego, odbicie tęczy w wodzie Tęcza we mgle wodnej powstałej przy wodospadzie Takakkaw Falls w Kanadzie

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze Tęcza główna. Licząc od jej środka, barwy są położone od barw o najmniejszej długości do barw o największej fali. Tęcza główna i tęcza wtórna.

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 8. Widmo Brockenu (zjawisko Brockenu, mamidło górskie) Rozszczepienie światła Widmo Brockenu (cień obserwatora) wraz z glorią (tęczowy pierścień)

III. Zjawiska optyczne obserwowane w atmosferze 9. Wieniec (aureola, potocznie "Lisia czapa") Dyfrakcja światła w warstwie chmury lub mgły. Wieniec wokół Księżyca

IV. zadania

Zadanie 1. Oblicz energię kwantów promieniowania, którego częstotliwość wynosi 1015 Hz.

Zadanie 2. Światło to fale elektromagnetyczne, których długości należą do zakresu od 400 nm do 750 nm. Fale o długości 400nm wywołują wrażenie światła o barwie ciemnofioletowej, fale o długościach 750 nm są odbierane jako światło o barwie ciemnoczerwonej. Oblicz energię fotonów odpowiadających krańcom widzianego przedziału fal elektromagnetycznych.

Zadanie 2. c. d.

Zadanie 3. Ile fotonów wpada do oka człowieka w ciągu t = 1 s, jeżeli jest to światło o długości fali λ = 560 nm i mocy P = 2 ∙ 10 -17 W?

Zadanie 3. c.d.

Zadanie 4. Gdy światło czerwone, którego długość fali w próżni jest równa 700 nm, wnika do szkła, zmniejsza się jego szybkość do 200mm/s. Oblicz: a) częstotliwość tego światła, b) długość fali tego światła, c) energię fotonu tego światła.

Zadanie 4. c. d.

Zadanie 5. a) Jaką częstotliwość powinno mieć promieniowanie elektromagnetyczne, by mogło uwalniać elektrony z cynku? b) Jaki warunek musi spełniać długość fali elektromagnetycznej, by fala ta powodowała fotoemisję elektronów z powierzchni potasu?

Zadanie 5. c. d.

zadanie 6. A. Promień świetlny pada na powierzchnię wody zadanie 6. A. Promień świetlny pada na powierzchnię wody. Wiedząc, że kąt α, to kąt padania, a kąt β to kąt załamania, oblicz nieznane kąty. a) α = 260, b) β = 320, c)β = 410, d)β = 480. B. Wyznacz przedział do którego należą wartości kąta załamania, jeśli kąt padania światła na powierzchnię wody zmienia się od 00 do890. C. Promień świetlny biegnie w powietrzu i pada na powierzchnię szkła. Sporządź wykres ilustrujący zależność kąta załamania od kąta padania, przyjmując nszkła = 1,5. Czy kąt załamania jest liniową funkcją padania?

zadanie 6. c. d.

zadanie 6. c. d.

zadanie 6. c. d.

Podsumowanie projektu, wnioski Realizacja tematu projektu uzmysłowiła nam jak złożoną naturę ma światło. Uświadomiła nam, że to co umieściliśmy w prezentacji, to tylko „wierzchołek góry lodowej”, tego, co moglibyśmy zrobić i chcielibyśmy na ten temat wiedzieć. Materiały, które zgromadziliśmy, znacznie bardziej są obszerne, od tych, które przedstawiliśmy w swojej pracy i na pewno wykorzystamy je do tworzenia innych prezentacji, (np. cały dział związany z soczewkami). Z uwagi na krótki czas realizacji zadania, z pewnych założeń musieliśmy zrezygnować, m. in. doświadczeń fizycznych, które mieliśmy zaplanowane i opisane. Poprzez samodzielne wyszukiwanie wiadomości na tematy nam wcześniej nie znane, praca nad prezentacją przyczyniła się do lepszego ich zrozumienia i zapamiętania. Dyskusja w trakcie tworzenia prezentacji, jeszcze bardziej przyczyniła się do pogłębienia wiedzy. Wiemy (od opiekuna grupy), że materiał zawarty w prezentacji jest przewidziany do realizacji na lekcjach fizyki w drugiej klasie – liczymy na dobre oceny. Praca w grupie uczyła nas dokonywania wyborów i często weryfikacji naszych poglądów. Zdobytą wiedzę wykorzystaliśmy w doskonaleniu swoich umiejętności – rozwiązywaniu zadań. W następnych semestrach projektu planujemy „włożyć więcej swojego” – zdjęcia, doświadczenia przez nas wykonane, wiemy, że wiedza jest bardzo ważna, ale wiedza i umiejętności dużo ważniejsze.

bibliografia Literatura: Fizyka i astronomia, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, Wydawnictwo Nowa Era 2003. Fizyka i astronomia, Zbiór zadań 3, Bogdan Mendel, Janusz Mendel, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, Wydawnictwo Nowa Era 2005. Fizyka i astronomia dla każdego, Pod redakcją Barbary Saganowskiej, Wydawnictwo ZamKor,2007. Fizyka i astronomia, foliogramy w wersji elektronicznej, Wydawnictwo Pedagogiczne Operon. Fizyka i astronomia dla dwuletniego liceum ogólnokształcącego oraz trzyletniego technikum uzupełniającego po szkole zawodowej, Aleksandra Miłosz, Zenobia Mróz, Wydawnictwo REA s. j. 2005. Fundacja artystyczna ZMW „Video szkoła”. Adresy stron internetowych: http://wikipedia.pl// http://fatcat.ftj.agh.edu.pl/~sajanna/zjawiska_optyczne_w_przyrodzie.htm http://www.fizykon.org/optyka/optyka_geometryczna_wprowadzenie.htm http://www.google.pl Pomoce dydaktyczne: Zestaw – komputer, rzutnik multimedialny, tablica interaktywna. Program z serwera szkolnego, eduROM Fizyka ,szkoła ponadgimnazjalna, Young Digital Planet, WYDAWNICTWA INTERAKTYWNE.

ID grupy: 97/33_MF_G1