25.02_Серегин

Световые явления
Серёгин Евгений Валентинович
БПОУ «Омский АТК»
Барт А.О.,-преподаватель
Введение
Свет-объединяющее звено между нами и Вселенной с помощью света мы
можем насладится видом дальних звезд и взглянуть на самое начало начал. Так
что же такое свет? Для человека зачастую свет синоним жизни. Вспомним хотя
бы такие высказывания как белый свет, свет луны, свет солнца, свет луча
дневного, свет звезды, светлый путь, светлый разум, свет души. Не случайно,
что в славянских языках слова, святость и свет - одного корня. Мы привыкли к
свету. Он сопровождает нас каждый день и всю жизнь. 2015 год был объявлен
ЮНЕСКО годом света, поэтому тема моей работы является актуальной.
Цель работы - изучить природу различных световых явлений.
Задачи
работы
-
рассмотреть
свет
как
физическое
явление,
как
информационный поток, как чудо и источник жизни, найти объяснения с
точки зрения физики различным световым явления в природе, выявить, как
влияет свет на живые организмы.
Свет как физическое явление
Электромагнитное
возмущение
(изменение
излучение,
распространяющееся
состояния)
электромагнитного
в пространстве
поля.
Среди
электромагнитных полей вообще, порожденных электрическими зарядами и их
движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных
электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко
от своих источников— движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с
расстоянием.[6]
Электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме
(пространстве, свободном от вещества), но в ряде случаев достаточно хорошо
распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько
изменяя при этом свое поведение).
Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или
находящимся
в
возбуждённом
состоянии
веществом,
воспринимаемое
человеческим глазом.
Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость
распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов:
частиц, обладающих определённой энергией и нулевой массой покоя.
Электромагнитное излучение состоит из огромного размаха волн разной длины
и частоты. Так, например, длина волны может достигать невероятных 100000
км, а может быть размером с бактерию. Скорость света можно считать
постоянной, но она таковой не является, на скорость влияет среда.
Видимый свет— электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—
760 нм. Так что же делает видимый свет таким особенным? Так получилось,
что наши глаза в процессе эволюции научились хорошо иллюстрировать
именно эти части электромагнитного спектра. Видимый свет является
единственной
частью
электромагнитного
излучения,
который
отлично
распространяется в воде, где как раз миллионы лет назад и появились первые
глаза.[5]
Источник света — любой объект, излучающий энергию в световом
спектре. По своей природе они подразделяются на искусственные и
естественные.
Искусственные источники света— технические устройства различной
конструкции и различными способами преобразования энергии, основным
назначением которых является получение светового излучения (как видимого,
так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). Естественные
источники света — это природные материальные объекты и явления, основным
или вторичным свойством которых является способность испускать видимый
свет. К естественным или природным источникам света прежде всего относят:
Солнце, планеты, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические
разряды,
биолюминесценцию
живых
организмов,
свет
звезд
и
иных
космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и
минералов. Естественные источники света играют первостепенную роль в
существовании жизни на земле и других планетах, и оказывают значительное
воздействие на окружающую среду.
Свет как чудо
Свет
не
перестает
удивлять
особо
невероятными, красивыми и
редкими
световыми
эффектами,
которые дарит
нам природа...[1]
Окологоризонтальная
дуга.(Рис.1)
Известна
как
"огненная радуга". Цветные
полосы образуются на
Рисунок 1.Оклогоризонтальная дуга
небосводе в результате прохождения света через кристаллы льда в
перистых
облаках,
покрывая
небо "радужной пленкой". Этот
природный
трудно
феномен
увидеть,
так
очень
как
и
кристаллы льда, и солнечный
свет
должны
оказаться
под
определенным углом друг к
другу, чтобы создать эффект
"огненной радуги".
Рисунок 2. Призрак Броккена
"Призрак Броккена"(рис. 2). В некоторых районах Земли можно
наблюдать удивительное явление: человек, стоящий на холме или горе, за
спиной которого восходит или заходит солнце, обнаруживает, что его тень,
упавшая на облака, становится неправдоподобно огромной. Это происходит изза того, что мельчайшие капли тумана особым образом преломляют и отражают
солнечный свет. Свое название явление получило по имени вершины Броккен в
Германии, на которой, из-за частых туманов, можно регулярно наблюдать этот
эффект.
Околозенитная дуга.(Рис3) Околозенитная
дуга - это дуга с центром в точке зенита,
расположенная выше Солнца приблизительно на
46°. Она видна редко и только в течение
нескольких минут, имеет яркие цвета, четкие
очертания
и
всегда
параллельна
горизонту.
Стороннему наблюдателю она напомнит улыбку
Чеширского Кота или перевернутую радугу [7].
"Туманная"
радуга.(Рис.4)
Туманный
ореол похож на бесцветную радугу. Как и
Рисунок 3.Околозенитная дуга
Обычная
радуга,
этот
ореол образуется путем
преломления света через
водяные
Однако,
облаков,
кристаллы.
в
отличие
от
формирующих
обычную радугу, туман,
рождающий этот ореол,
Рисунок4.Туманная радуга.
состоит из более мелких частиц
Глория. Когда свет подвергается эффекту обратного рассеивания (дифракция
света, ранее уже отраженного в водяных кристаллах облака), он возвращается
от облака в том же направлении, по которому падал, и образует эффект,
получивший название "Глория". Наблюдать этот эффект можно только на
облаках, которые находятся прямо перед зрителем или ниже его, в точке,
которая находится на противоположной стороне к источнику света. Таким
образом, увидеть Глорию можно только с горы или из самолета, причем
источники света (Солнце или Луна) должны находиться прямо за спиной
наблюдателя. Радужные круги Глории в Китае еще называют Светом Будды. На
этой фотографии прекрасный радужный ореол окружает тень воздушного шара,
упавшую на находящееся ниже него облако.
Гало.(Рис5)Белые
световые
Солнца
окружности
или
Луны,
вокруг
которые
возникают
в
результате
преломления
или
отражения
света
атмосфере
находящимися
в
кристаллами
льда
или снега, называются гало. В
атмосфере
присутствуют
небольшие кристаллы воды, и
когда их грани образуют прямой
Рисунок 5.Галло
угол с плоскостью, проходящей через Солнце, того, кто наблюдает
эффект, и кристаллы, на небе становится виден характерный белый ореол,
окружающий Солнце. Так грани отражают лучи света с отклонением на 22°,
образуя гало. В холодное время года гало, образованные кристаллами льда и
снега на поверхности земли, отражают солнечный свет и рассеивают его в
разных
эффект
направлениях,
под
образуя
названием
"бриллиантовая пыль".
Радужные
облака.(Рис.6)
Когда Солнце располагается под
определенным углом к капелькам
воды, из которых состоит облако,
эти капли преломляют солнечный
свет и создают необычный эффект
Рисунок 6.Радужные облака
"радужного облака", окрашивая его во все цвета радуги. Своей расцветкой
облака, как и радуга, обязаны различной
длине волн света.
Лунная
дуга.(Рис.7)
Темное
ночное небо и яркий свет Луны часто
порождают явление, именуемое "лунной
радугой" – радуга, появляющаяся в свете
Рисунок 7.Лунная дуга.
Луны.
Такие
радуги
располагаются
на
противоположной
от
Луны
стороне небосвода и, чаще всего,
кажутся
абсолютно
Впрочем,
иногда
белыми.
их
можно
увидеть во всей красе.
Рисунок 8.Паргелий.
Паргелий.(Рис.8) "Паргелий"- в переводе с греческого "ложное солнце".
Это одна из форм гало на небе наблюдается одно или несколько
дополнительных
изображений
Солнца, расположенных на той же
высоте
над
настоящее
горизонтом,
Солнце.
что
и
Миллионы
кристаллов льда с вертикальной
поверхностью, отражающие Солнце,
и
образуют
явление.
Это
это
красивейшее
явление
можно
наблюдать в Тюменской области.
Рисунок 9.Радуга
Радуга.(Рис.9) Радуга – самое красивое атмосферное явление. В Омске
его можно наблюдать достаточно часто Радуги могут принимать различные
формы, общим для них является правило расположения цветов – в
последовательности спектра (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой,
синий, фиолетовый). Радуги можно наблюдать, когда Солнце освещает
часть неба, а воздух насыщен капельками влаги, например, во время или сразу
после дождя. В древности появлениям радуги на небе придавали мистический
смысл. Увидеть радугу считалось хорошим предзнаменованием, проехать или
пройти под ней сулило счастье и успех. Двойная радуга, как говорили,
приносит удачу и исполняет желания. Древние греки верили, что радуга – это
мост на небо, а ирландцы считали, что на другом конце радуги находится
легендарное золото лепреконов. А еще
принято считать, что радуга это договор о
мире между небом и землей. И если ты её
видишь, то всё будет хорошо.[2]
Северное сияние.(Рис.10) Свечение,
наблюдаемое на небе в полярных областях,
называют
северным
или
полярным
сиянием а также южным – в Южном
полушарии). Предполагается, что этот
феномен существует также и в атмосферах
других планет, например Венеры. Природа
и происхождение полярных сияний –
предмет интенсивных исследований, и в
Рисунок 10.Северное сияние
этой связи были разработаны многочисленные теории. Полярные сияния,
как считают ученые, возникают вследствие бомбардировки верхних слоев
атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых
линий
геомагнитного
поля
из
области
околоземного
космического
пространства, называемой плазменным слоем. Проекция плазменного слоя
вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец,
окружающих северный и южный магнитные полюса (авроральные овалы).
Конденсационный (инверсионный) след.(Рис.11) Конденсационные
следы – это белые полосы, оставляемые в небе самолетами. По своей природе
они
являются
сконденсированным
туманом,
состоящим из влаги, находящейся
в атмосфере и выхлопных газах
двигателей. Чаще всего эти следы
недолговечны – под воздействием
высоких
попросту
температур
они
испаряются.
Однако
некоторые из них спускаются в
более низкие слои атмосферы,
Рисунок11.Конденсационный след
образуя перистые облака. Экологи считают, что преобразованные таким
образом конденсационные следы самолетов оказывают негативное влияние на
климат планеты.[3] Тонкие высотные перистые облака, которые получаются из
видоизмененных самолетных следов, препятствуют прохождению солнечных
лучей и как следствие понижают температуру планеты, в отличие от обычных
перистых облаков, которые способны сохранять тепло земли.
Зодиакальный
свет.(Рис.12)
свечение
Рассеянное
ночного
создаваемого
светом,
частиц
пыли,
неба,
солнечным
отраженным
от
межпланетной
называют
зодиакальным
еще
светом.
Зодиакальный свет можно
Рисунок 12.Зодиакальный свет.
наблюдать вечером на западе или утром на востоке.
Корона.(Рис.13) Короны, или
венцы – это небольшие цветные
кольца вокруг Солнца, Луны или
других
ярких
объектов,
которые
наблюдается, время от времени,
когда источник света находится за
Рисунок13.Корона.
полупрозрачными облаками. Корона возникает при рассеивании света мелкими
водяными капельками воды, образующими облако. Иногда корона выглядит
как светящееся пятно (или ореол), окружающее Солнце (или Луну), которое
завершается красноватым кольцом. Во время затмений именно корона
окружает затемненное солнце.
Сумеречные лучи.(Рис.14) Сумеречные лучи – расходящиеся пучки
солнечного света, которые становятся видны
благодаря освещению ими пыли в высоких слоях
атмосферы. Тени от облаков образуют темные
полосы, а между ними распространяются лучи.
Этот
эффект
наблюдается,
когда
Солнце
находится низко над горизонтом перед закатом
или
после
рассвета.
Это
явление
наблюдать в Омске.
Рисунок14.Сумеречные лучи
Мираж(Рис15)
обусловленный
Оптический
преломлением
эффект,
света
при
прохождении через слои воздуха разной
плотности,
выражается
Рисунок
в
возникновении обманного изображения –
миража.
Рисунок 15.Мираж
можно
Миражи можно наблюдать в жарком климате, особенно в пустынях.
Ровная поверхность песка вдалеке становится похожей на открытый источник
воды, особенно если смотреть вдаль с дюны или холма. Похожая иллюзия
возникает в городе в жаркий день, на нагретом лучами солнца асфальте. На
самом деле "водная поверхность" – это ни что иное, как отражение неба.
Иногда миражи показывают целые объекты, находящиеся на большом
расстоянии от наблюдателя.
Столбы света.(Рис.16) Плоские
кристаллы
льда
отражают
свет
в
верхних слоях атмосферы и образуют
вертикальные столбы света, словно
выходящие из земной поверхности.
Источниками света могут являться Луна,
Рисунок 16.Столбы света
Солнце или огни искусственного происхождения. Это явление можно
особенно часто увидеть в центре Омска в районе моста и магазина
«Триумф».[7]
Свет как информационный поток
Некоторые звезды находятся от нас на расстоянии миллионов световых
лет. И в этом случае свет,
который долетает до нас от них
можно
рассматривать как поток информации из прошлого, хотя мы склонны думать,
что видим их сейчас, хотя на самом деле некоторых из них уже может не быть.
Если астроном видит взрыв, то этот взрыв случился столько лет назад, сколько
световых лет до звезды. Получается, мы принимаем информацию из прошлого.
Но скорость света не постоянная, постоянна она только в вакууме, в космосе же
тоже есть вещество, в виду этого скорость света не только меняется, но еще
свет может преломляться под воздействием вещества, и в этом случае наше
восприятие нарушает не только время, но и пространство.
Это явление изменения распространения света называется аберрацией
света.
Аберрация света связана с правилом сложения скоростей и имеет
простую и наглядную аналогию в обыденной жизни. Предположим, человек с
зонтом находится под дождём, капли которого падают вертикально вниз. Если
человек побежит с некоторой скоростью, то капли начнут падать под наклоном,
ему навстречу. Чтобы не промокнуть человек должен наклонить зонт в
направлении движения. Свет движется существенно быстрее, чем капли дождя.
Итак, свет несет нам информацию об объектах на далеких расстояниях, но при
этом возможно отклонение не только временное, но и пространственное.
Свет как поток жизни
Живая природа не может существовать без света. К тому же солнце для
живой природы планеты Земля единственный естественный источник света.[4]
Проведем небольшой опыт: посадим одного хомячка в обычный
аквариум, и он будет вести обычный образ жизни с разделением на день и ночь,
а второго- в темную коробку . И эксперимент показал,
что хомяк в
пространстве без света, через 3 дня будет значительно менее активен, чем его
собрат в обычном аквариуме. Дальнейший эксперимент в виду его жестокости
был прекращен. Замечено, что с уменьшением светового дня количество
депрессий пропорционально увеличивается. Известно также, что если
маленькому ребенку (например, грудного возраста) не будет достаточно
солнечного освещения, то в организме возникает нехватка витамина D, и это
может привести к тяжелым последствиям для здоровья.[9]
Заключение
Свет, как и вода, величайшая загадка природы. Возможно, что он нам
преподнесет еще сюрпризы. В этой работе были рассмотрены такие аспекты
света как физическое явление, как феномен, как поток информации и как
источник жизни. Свету уделяется много внимания в литературе, в теологии, в
физике, астрономии, психологии и т.д. Отношение к свету отражено в
народных пословицах и высказываниях. Конец света рассматривается как
величайшая катастрофа для всего живого. Гибель Солнца ассоциируется с
гибелью планета Земля[8]. Истина света состоит в том, что как бы его не
толковали, свет представляет собой поток жизни, летящий на высокой скорости
через пространство. Свет должен быть в каждом из нас, если человек будет
нести свет, то света станет больше.
Знание о значении света в жизни человека позволит и животных позволит
правильно ориентироваться в жизни, рачительно расходовать световой день,
естественное освещение.
Вышеперечисленная информация просто интересна окружающим, ее
интересно транслировать. Выступления на эту тему среди студентов колледжа с
использованием большого количества иллюстраций пользуются большим
успехом (классные часы у студентов 1 курса, тематический день, посвященный
году света). Выступление на конференции по физике принесло опыт и оценку
жюри.
Литература
1.
В.И. Рыдник Многоцветье спектров. М, Изд-во «Детская
литература», 1979
2.
Интернет –источник http://becti.net
3.
Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для Вузов, М:
Юнити – Дана, 2001.
4.
Т. Хелльбрюгге, Г. Дёринг. Ребенок от 0 до 6: пер. с немецкого- М:
СП «Интерэксперт», Экономика, 1992 г.
5.
Ахманов С.А.Физическая оптика. Изд-во МГУ , 2004
6.
Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика. Оптика. Квантовая физика.
11класс. Учебник
7.
Википедия
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0
%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%B
D%D0%B8%D1%86%D0%B0 27.12.2015
8.
Митник Лев. Альберт Энштейн о богах, молитве, атеизме и
загробной жизни (подбор цитат из прижизненных изданий) http://svetovik.info
19.01.2016
9.Философия красоты и здоровья http://nsp-zdorovje.narod.ru- 18.01.2016