Hvad er et fysisk fænomen Giv eksempler? Optiske fænomener: eksempler i naturen og interessante fakta

Dynamisk forandring er indbygget i naturen selv. Alt ændrer sig på den ene eller anden måde hvert øjeblik. Hvis man ser godt efter, vil man finde hundredvis af eksempler på fysiske og kemiske fænomener, der er helt naturlige transformationer.

Forandring er den eneste konstant i universet

Mærkeligt nok er forandring den eneste konstant i vores univers. For at forstå fysiske og kemiske fænomener (eksempler i naturen findes på hvert trin), er det sædvanligt at klassificere dem i typer, afhængigt af arten af ​​det endelige resultat forårsaget af dem. Der er fysiske, kemiske og blandede ændringer, som indeholder både den første og den anden.

Fysiske og kemiske fænomener: eksempler og betydning

Hvad er et fysisk fænomen? Alle ændringer, der sker i et stof uden at ændre dets kemiske sammensætning, er fysiske. De er karakteriseret ved ændringer i fysiske egenskaber og materielle tilstand (fast, flydende eller gas), tæthed, temperatur, volumen, der forekommer uden at ændre dens grundlæggende kemiske struktur. Der er ingen skabelse af nye kemiske produkter eller ændringer i den samlede masse. Derudover er denne type ændring normalt midlertidig og i nogle tilfælde fuldstændig reversibel.

Når du blander kemikalier i et laboratorium, er det nemt at se reaktionen, men der sker mange kemiske reaktioner i verden omkring dig hver dag. En kemisk reaktion ændrer molekyler, mens en fysisk ændring kun omarrangerer dem. Hvis vi for eksempel tager klorgas og natriummetal og kombinerer dem, får vi bordsalt. Det resulterende stof er meget forskelligt fra noget af dets komponenter. Dette er en kemisk reaktion. Hvis vi så opløser dette salt i vand, blander vi simpelthen saltmolekyler med vandmolekyler. Der er ingen ændring i disse partikler, det er en fysisk transformation.

Eksempler på fysiske ændringer

Alt er lavet af atomer. Når atomer kombineres, dannes forskellige molekyler. Forskellige ejendomme, som arver objekter, er en konsekvens af forskellige molekylære eller atomare strukturer. Et objekts grundlæggende egenskaber afhænger af deres molekylære arrangement. Fysiske ændringer opstår uden at ændre objekters molekylære eller atomare struktur. De transformerer simpelthen et objekts tilstand uden at ændre dets natur. Afsmeltning, kondensation, volumenændring og fordampning er eksempler på fysiske fænomener.

Yderligere eksempler på fysiske ændringer: metal, der udvider sig ved opvarmning, lyd transmitteres gennem luft, vand fryser til is om vinteren, kobber trækkes ind i ledninger, ler dannes på forskellige genstande, is, der smelter til en væske, metal opvarmes og ændres til en anden form, jodsublimering ved opvarmning, fald af enhver genstand under påvirkning af tyngdekraften, blæk, der absorberes af kridt, magnetisering af jernsøm, en snemand, der smelter i solen, glødende lamper glødelampe, magnetisk levitation af et objekt.

Hvordan skelner du mellem fysiske og kemiske ændringer?

Mange eksempler på kemiske og fysiske fænomener kan findes i livet. Det er ofte svært at kende forskel på de to, især når begge kan forekomme på samme tid. For at bestemme fysiske ændringer skal du stille følgende spørgsmål:

• Er tilstanden af ​​et objekts tilstand en ændring (gasformig, fast og flydende)?
• Er ændringen udelukkende begrænset til en fysisk parameter eller karakteristik såsom tæthed, form, temperatur eller volumen?
• Er objektets kemiske natur en ændring?
• Opstår der kemiske reaktioner, der fører til skabelsen af ​​nye produkter?

Hvis svaret på et af de to første spørgsmål er ja, og svarene på de efterfølgende spørgsmål er nej, er der højst sandsynligt tale om et fysisk fænomen. Omvendt, hvis svaret på et af de sidste to spørgsmål er positivt, mens de to første er negativt, er det bestemt et kemisk fænomen. Tricket er simpelthen at observere klart og analysere, hvad du ser.

Eksempler på kemiske reaktioner i hverdagen

Kemi sker i verden omkring dig, ikke kun i laboratoriet. Materie interagerer for at danne nye produkter gennem en proces kaldet en kemisk reaktion eller kemisk forandring. Hver gang du laver mad eller gør rent, er det kemi i aktion. Din krop lever og vokser gennem kemiske reaktioner. Der kommer reaktioner, når man tager medicin, tænder en tændstik og sukker. Her er 10 kemiske reaktioner i hverdagen. Dette er blot et lille udpluk af de fysiske og kemiske fænomener i livet, som du ser og oplever mange gange hver dag:

1. Fotosyntese. Klorofyl i planteblade omdanner kuldioxid og vand til glukose og ilt. Det er en af ​​de mest almindelige daglige kemiske reaktioner, og også en af ​​de vigtigste, fordi det er, hvordan planter laver mad til sig selv og dyr og omdanner kuldioxid til ilt.
2. Aerob cellulær respiration er en reaktion med ilt i menneskelige celler. Aerob cellulær respiration er den modsatte proces af fotosyntese. Forskellen er, at energimolekyler kombineres med den ilt, vi indånder, for at frigive den energi, vores celler har brug for, samt kuldioxid og vand. Den energi, som cellerne bruger, er kemisk energi i form af ATP.
3. Anaerob respiration. Anaerob respiration producerer vin og andre gærede fødevarer. Dine muskelceller udfører anaerob respiration, når du opbruger iltforsyningen, såsom under intens eller langvarig træning. Anaerob respiration af gær og bakterier bruges til fermentering for at producere ethanol, kuldioxid og andre kemikalier, som producerer ost, vin, øl, yoghurt, brød og mange andre almindelige produkter.
4. Forbrænding er en form for kemisk reaktion. Dette er en kemisk reaktion i hverdagen. Hver gang du tænder en tændstik eller et stearinlys, eller starter et bål, ser du en forbrændingsreaktion. Forbrænding kombinerer energimolekyler med ilt for at producere kuldioxid og vand.
5. Rust er en almindelig kemisk reaktion. Over tid udvikler jern en rød, flagende belægning kaldet rust. Dette er et eksempel på en oxidationsreaktion. Andre dagligdags eksempler omfatter dannelsen af ​​ir på kobber og anløbning af sølv.
6. Blanding af kemikalier forårsager kemiske reaktioner. Bagepulver og bagepulver udfører lignende funktioner i bagning, men de reagerer forskelligt på andre ingredienser, så du kan ikke altid erstatte en anden. Hvis du kombinerer eddike og bagepulver til en kemisk "vulkan" eller mælk og bagepulver i en opskrift, oplever du en dobbelt forskydnings- eller metatesereaktion (plus et par andre). Ingredienserne kombineres igen for at producere kuldioxidgas og vand. Kuldioxid danner bobler og hjælper med at "vokse" bageriprodukter. Disse reaktioner forekommer enkle i praksis, men involverer ofte flere trin.
7. Batterier er eksempler på elektrokemi. Batterier bruger elektrokemiske eller redoxreaktioner til at omdanne kemisk energi til elektrisk energi.
8. Fordøjelse. Der opstår tusindvis af kemiske reaktioner under fordøjelsen. Så snart du putter mad i munden, begynder et enzym i dit spyt kaldet amylase at nedbryde sukker og andre kulhydrater til enklere former, som din krop kan absorbere. Saltsyren i din mave reagerer med mad for at nedbryde den, og enzymer nedbryder proteiner og fedtstoffer, så de kan optages i blodet gennem tarmvæggen.
9. Syre-base reaktioner. Hver gang du blander en syre (f.eks. eddike, citronsaft, svovlsyre, saltsyre) med en alkali (f.eks. bagepulver, sæbe, ammoniak, acetone), udfører du en syre-base reaktion. Disse processer neutraliserer hinanden og producerer salt og vand. Natriumchlorid er ikke det eneste salt, der kan dannes. For eksempel er her den kemiske ligning for syre-base-reaktionen, der producerer kaliumchlorid, en almindelig erstatning for bordsalt: HCl + KOH → KCl + H2O.
10. Sæbe og rengøringsmidler. De renses gennem kemiske reaktioner. Sæbe emulgerer snavs, hvilket betyder, at oliepletter binder sig til sæben, så de kan fjernes med vand. Rengøringsmidler reducerer vandets overfladespænding, så de kan interagere med olier, binde dem og vaske dem væk.
11. Kemiske reaktioner under madlavning. Madlavning er ét stort praktisk kemieksperiment. Madlavning bruger varme til at forårsage kemiske ændringer i maden. For eksempel, når du koger et æg hårdt, produceres svovlbrinte ved opvarmning æggehvide, kan reagere med jern fra æggeblomme og danne en grågrøn ring omkring blommen. Når du tilbereder kød eller bagværk, producerer Maillard-reaktionen mellem aminosyrer og sukkerarter brun og ønsket smag.

Andre eksempler på kemiske og fysiske fænomener

Fysiske egenskaber beskrive egenskaber, der ikke ændrer på stoffet. Du kan for eksempel ændre farven på papiret, men det er stadig papir. Du kan koge vand, men når du samler og fortætter dampen, er det stadig vand. Du kan bestemme massen af ​​et stykke papir, og det er stadig papir.

Kemiske egenskaber er dem, der viser, hvordan et stof reagerer eller ikke reagerer med andre stoffer. Når natriummetal anbringes i vand, reagerer det voldsomt og danner natriumhydroxid og brint. Der genereres tilstrækkelig varme, når brinten slipper ud i flammen og reagerer med ilten i luften. På den anden side, når du putter et stykke kobbermetal i vand, sker der ingen reaktion. Natriums kemiske egenskab er altså, at det reagerer med vand, men kobbers kemiske egenskab er, at det ikke gør det.

Hvilke andre eksempler på kemiske og fysiske fænomener kan gives? Kemiske reaktioner forekommer altid mellem elektroner i valensskallene af atomer af grundstoffer i det periodiske system. Fysiske fænomener ved lave energiniveauer involverer simpelthen mekaniske interaktioner - tilfældige kollisioner af atomer uden kemiske reaktioner, såsom atomer eller gasmolekyler. Når kollisionsenergierne er meget høje, forstyrres integriteten af ​​atomkernen, hvilket fører til fission eller fusion af de involverede arter. Spontan radioaktivt henfald betragtes generelt som et fysisk fænomen.

Om verden omkring os. Ud over almindelig nysgerrighed skyldtes dette praktiske behov. Når alt kommer til alt, for eksempel hvis du forstår at løfte
og flytte tunge sten, vil du være i stand til at bygge stærke mure og bygge et hus, hvor det er mere bekvemt at bo end i en hule eller udgravning. Og hvis du lærer at smelte metaller af malme og lave plove, le, økser, våben osv., vil du kunne pløje marken bedre og få flere højt udbytte, og i tilfælde af fare vil du være i stand til at beskytte din jord.

I oldtiden var der kun én videnskab- den forenede al den viden om naturen, som menneskeheden havde akkumuleret på det tidspunkt. I dag kaldes denne videnskab for naturvidenskab.

At lære om fysisk videnskab

Et andet eksempel på et elektromagnetisk felt er lys. Du vil blive fortrolig med nogle af lysets egenskaber i afsnit 3.

3. At huske fysiske fænomener

Sagen omkring os ændrer sig konstant. Nogle kroppe bevæger sig i forhold til hinanden, nogle af dem støder sammen og bliver muligvis ødelagt, fra nogle kroppe dannes andre... Listen over sådanne ændringer kan fortsættes og fortsættes - det er ikke uden grund, at selv i oldtiden Filosoffen Heraclitus bemærkede: "Alt flyder, alt ændrer sig." Forandringer i verden omkring os, det vil sige i naturen, kalder videnskabsmænd specielle semester- fænomener.

Ris. 1.5. Eksempler på naturfænomener

Ris. 1.6. Et komplekst naturfænomen - et tordenvejr kan repræsenteres som en kombination af en række fysiske fænomener

Solopgang og solnedgang, en sneskred, et vulkanudbrud, en hest, der løber, en panter, der springer - alt dette er eksempler på naturfænomener (fig. 1.5).

For bedre at forstå komplekse naturlige fænomener, opdeler videnskabsmænd dem i et sæt fysiske fænomener - fænomener, der kan beskrives ved hjælp af fysiske love.

I fig. Figur 1.6 viser et sæt fysiske fænomener, der danner et komplekst naturfænomen - et tordenvejr. Således er lyn - en enorm elektrisk udladning - et elektromagnetisk fænomen. Hvis lynet rammer et træ, vil det bryde i flammer og begynde at producere varme - fysikere i dette tilfælde taler de om et termisk fænomen. Tordenens rumlen og knitren fra flammende træ er lydfænomener.

Eksempler på nogle fysiske fænomener er givet i tabellen. Tag for eksempel et kig på den første række i tabellen. Hvad kan være fælles for en rakets flugt, en stens fald og en hel planets rotation? Svaret er enkelt. Alle eksempler på fænomener givet i denne linje er beskrevet af de samme love - lovene for mekanisk bevægelse. Ved hjælp af disse love kan vi beregne koordinaterne for ethvert bevægeligt legeme (det være sig en sten, en raket eller en planet) på et hvilket som helst tidspunkt, der interesserer os.

Ris. 1.7 Eksempler på elektromagnetiske fænomener

Hver af jer, der tog en sweater af eller red dit hår med en plastikkam, var sandsynligvis opmærksomme på de små gnister, der dukkede op. Både disse gnister og lynets mægtige udladning hører til de samme elektromagnetiske fænomener og er følgelig underlagt de samme love. For at studere elektromagnetiske fænomener bør du derfor ikke vente på et tordenvejr. Det er nok at studere, hvordan sikre gnister opfører sig for at forstå, hvad man kan forvente af lyn, og hvordan man undgår mulig fare. For første gang blev sådan forskning udført af den amerikanske videnskabsmand B. Franklin (1706-1790), som opfandt et effektivt middel til beskyttelse mod lynudladninger - en lynafleder.

Efter at have studeret fysiske fænomener separat, etablerer videnskabsmænd deres forhold. En lynudladning (et elektromagnetisk fænomen) er således nødvendigvis ledsaget af en signifikant stigning i temperaturen i lynkanalen (et termisk fænomen). Studiet af disse fænomener i deres indbyrdes sammenhæng gjorde det muligt ikke kun bedre at forstå det naturlige fænomen med et tordenvejr, men også at finde en måde for den praktiske anvendelse af elektromagnetiske og termiske fænomener. Sikkert hver af jer, der går forbi byggeplads, så arbejdere i beskyttelsesmasker og blændende glimt af elektrisk svejsning. Elektrisk svejsning (en metode til at forbinde metaldele ved hjælp af en elektrisk udladning) er et eksempel på den praktiske brug af videnskabelig forskning.

4. Bestem hvilke fysikstudier

Nu hvor du har lært, hvad stof og fysiske fænomener er, er det tid til at bestemme, hvad fysikfaget er. Denne videnskab studerer: stofs struktur og egenskaber; fysiske fænomener og deres relationer.

• lad os opsummere det

Verden omkring os består af stof. Der er to typer stof: det stof, som alle fysiske legemer er lavet af, og feltet.

Der sker konstant ændringer i den verden, der omgiver os. Disse ændringer kaldes fænomener. Termiske, lys-, mekaniske, lyd- og elektromagnetiske fænomener er alle eksempler på fysiske fænomener.

Fysikkens emne er stoffets struktur og egenskaber, fysiske fænomener og deres relationer.

• Sikkerhedsspørgsmål

Hvad studerer fysik? Giv eksempler på fysiske fænomener. Kan begivenheder, der opstår i en drøm eller fantasi, betragtes som fysiske fænomener? 4. Hvilke stoffer består følgende kroppe af: lærebog, blyant, fodbold, glas, bil? Hvilke fysiske legemer kan bestå af glas, metal, træ, plastik?

Fysik. 7. klasse: Lærebog / F. Ya Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Forlaget "Ranok", 2007. - 192 s.: ill.

Lektionens indhold lektionsnoter og understøttende ramme lektionspræsentation interaktive teknologier accelerator undervisningsmetoder Praksis test, test af online opgaver og øvelser hjemmearbejde workshops og træningsspørgsmål til klassediskussioner Illustrationer video- og lydmaterialer fotografier, billeder, grafer, tabeller, diagrammer, tegneserier, lignelser, ordsprog, krydsord, anekdoter, vittigheder, citater Tilføjelser

Siden oldtiden har folk indsamlet information om den verden, de lever i. Der var kun én videnskab, der forenede al den information om naturen, som menneskeheden havde akkumuleret på det tidspunkt. På det tidspunkt vidste folk endnu ikke, at de observerede eksempler på fysiske fænomener. I øjeblikket kaldes denne videnskab "naturvidenskab".

Hvad studerer fysisk videnskab?

Med tiden har videnskabelige ideer om verden omkring os ændret sig mærkbart – der er mange flere af dem. Naturvidenskab opdelt i mange separate videnskaber, herunder: biologi, kemi, astronomi, geografi og andre. I en række af disse videnskaber indtager fysikken ikke den sidste plads. Opdagelser og resultater på dette område har gjort det muligt for menneskeheden at tilegne sig ny viden. Disse omfatter struktur og adfærd forskellige genstande i alle størrelser (fra kæmpestjerner til de mindste partikler - atomer og molekyler).

Den fysiske krop er...

Eksisterer særlig sigt"stof", som i videnskabelige kredse refererer til alt, hvad der er omkring os. Et fysisk legeme bestående af stof er ethvert stof, der optager et bestemt sted i rummet. Enhver fysisk krop i aktion kan kaldes et eksempel på et fysisk fænomen. Baseret på denne definition kan vi sige, at ethvert objekt er en fysisk krop. Eksempler fysiske kroppe: knap, notesblok, lysekrone, gesims, Måne, dreng, skyer.

Hvad er et fysisk fænomen

Enhver sag er i konstant forandring. Nogle kroppe bevæger sig, andre kommer i kontakt med andre, og andre roterer. Det er ikke for ingenting, at filosoffen Heraclitus for mange år siden udtalte sætningen "Alt flyder, alt ændrer sig." Forskere har endda en særlig betegnelse for sådanne ændringer - det er alle fænomener.

Fysiske fænomener omfatter alt, der bevæger sig.

Hvilke typer fysiske fænomener findes der?

• Termisk.

Det er fænomener, når nogle kroppe på grund af temperaturpåvirkning begynder at transformere sig (form, størrelse og tilstand ændrer sig). Et eksempel på fysiske fænomener: under påvirkning af den varme forårssol smelter istapper og bliver til væske med begyndelsen af ​​koldt vejr, vandpytter fryser, kogende vand bliver til damp.

• Mekanisk.

Disse fænomener karakteriserer en ændring i en krops position i forhold til de andre. Eksempler: et ur kører, en bold hopper, et træ ryster, en kuglepen skriver, vandet flyder. De er alle i bevægelse.

• Elektrisk.

Naturen af ​​disse fænomener retfærdiggør fuldt ud deres navn. Ordet "elektricitet" har sine rødder i græsk, hvor "elektron" betyder "rav". Eksemplet er ret simpelt og sikkert kendt for mange. På brat tilbagetrækning En let knækkende lyd høres fra uldtrøjen. Hvis du gør dette ved at slukke lyset i rummet, kan du se gnistre.

• Lys.

En krop, der deltager i et fænomen forbundet med lys, kaldes lysende. Som eksempel på fysiske fænomener kan vi give alle kendt stjerne vores solsystemet- Solen såvel som enhver anden stjerne, lampe og endda en ildflue.

• Sund.

Udbredelsen af ​​lyd, lydbølgernes opførsel, når de kolliderer med en forhindring, samt andre fænomener, der på en eller anden måde er relateret til lyd, hører til denne type fysiske fænomener.

• Optisk.

De sker takket være lys. For eksempel er mennesker og dyr i stand til at se, fordi der er lys. Denne gruppe omfatter også fænomenerne for udbredelse og brydning af lys, dets refleksion fra genstande og passage gennem forskellige medier.

Nu ved du, hvad fysiske fænomener er. Det er dog værd at forstå, at der er en vis forskel mellem naturlige og fysiske fænomener. Ja, hvornår naturfænomen Flere fysiske fænomener opstår samtidigt. For eksempel, når lynet rammer jorden, opstår følgende effekter: lyd, elektrisk, termisk og lys.

"Optiske fænomener i naturen"

1. Indledning

a) Begrebet optik

b) Klassificering af optik

c) Optik i udviklingen af ​​moderne fysik

2. Fænomener forbundet med refleksion af lys

4. Auroras

Indledning

Optik koncept

De første ideer fra gamle videnskabsmænd om lys var meget naive. De mente, at synsindtryk opstår, når genstande mærkes med specielle tynde fangarme, der kommer ud af øjnene. Optik var videnskaben om vision, det er sådan dette ord mest præcist kan oversættes.

Gradvist i middelalderen forvandlede optikken sig fra videnskaben om vision til videnskaben om lys, lettet af opfindelsen af ​​linser og camera obscura. På nuværende tidspunkt er optik en gren af ​​fysik, der studerer emissionen af ​​lys og dets udbredelse i forskellige medier, såvel som dets interaktion med stof. Spørgsmål relateret til syn, øjets struktur og funktion blev et separat videnskabeligt område - fysiologisk optik.

Optik klassificering

Lysstråler er geometriske linjer, langs hvilke lysenergi forplanter sig, når du overvejer mange optiske fænomener, kan du bruge ideen om dem. I dette tilfælde taler vi om geometrisk (stråle) optik. Geometrisk optik er blevet udbredt i lysteknik, såvel som når man overvejer handlingerne af adskillige instrumenter og enheder - fra forstørrelsesglas og briller til de mest komplekse optiske teleskoper og mikroskoper.

Intensiv forskning i de tidligere opdagede fænomener interferens, diffraktion og polarisering af lys begyndte i tidlig XIXårhundrede. Disse processer blev ikke forklaret inden for rammerne af geometrisk optik, så det var nødvendigt at overveje lys i form af tværgående bølger. Som et resultat dukkede bølgeoptik op. Til at begynde med troede man, at lys er elastiske bølger i et bestemt medium (verdens æter), der fylder verdensrummet.

Men den engelske fysiker James Maxwell skabte i 1864 elektromagnetisk teori lys, ifølge hvilket lysbølger er elektromagnetiske bølger med et tilsvarende længdeområde.

Og allerede i begyndelsen af ​​det 20. århundrede viste nye undersøgelser, at for at forklare nogle fænomener, for eksempel den fotoelektriske effekt, er der behov for at repræsentere en lysstråle i form af en strøm af ejendommelige partikler - lyskvanter. Isaac Newton havde et lignende syn på lysets natur for 200 år siden i sin "teori om lysets udstrømning." Nu gør kvanteoptikken dette.

Optikkens rolle i udviklingen af ​​moderne fysik.

Optik spillede også en væsentlig rolle i udviklingen af ​​moderne fysik. Fremkomsten af ​​to af de vigtigste og mest revolutionære teorier i det tyvende århundrede (kvantemekanik og relativitetsteorien) er i princippet forbundet med optisk forskning. Optiske metoder til at analysere stof på molekylært niveau har givet anledning til et særligt videnskabeligt felt - molekylær optik, som også omfatter optisk spektroskopi, brugt i moderne materialevidenskab, plasmaforskning og astrofysik. Der er også elektron- og neutronoptik.

På det nuværende udviklingstrin har vi skabt elektronmikroskop og et neutronspejl blev optiske modeller af atomkerner udviklet.

Optik, der påvirker udviklingen af ​​forskellige områder af moderne fysik, er i dag selv i en periode med hurtig udvikling. Den vigtigste drivkraft for denne udvikling var opfindelsen af ​​lasere - intense kilder til sammenhængende lys. Som et resultat steg bølgeoptik til et højere niveau, niveauet af sammenhængende optik.

Takket være fremkomsten af ​​lasere er der opstået mange videnskabelige og tekniske udviklingsområder. Blandt disse er ikke-lineær optik, holografi, radiooptik, picosecond-optik, adaptiv optik osv.

Radiooptik opstod i skæringspunktet mellem radioteknik og optik og beskæftiger sig med studiet af optiske metoder til transmission og behandling af information. Disse metoder kombineres med traditionelle elektroniske metoder; Resultatet var en videnskabelig og teknisk retning kaldet optoelektronik.

Emnet for fiberoptik er transmissionen af ​​lyssignaler gennem dielektriske fibre. Ved at bruge resultaterne af ikke-lineær optik er det muligt at ændre bølgefronten af ​​en lysstråle, som modificeres, når lys forplanter sig i et bestemt medium, for eksempel i atmosfæren eller i vand. Derfor er adaptiv optik dukket op og er under intensiv udvikling. Tæt forbundet med dette er fotoenergetik, som dukker op for øjnene af os og især beskæftiger sig med spørgsmålene om effektiv transmission af lysenergi langs en lysstråle. Moderne laserteknologi giver dig mulighed for at modtage lysimpulser med en varighed på kun picosekunder. Sådanne impulser viser sig at være et unikt "værktøj" til at studere en række hurtige processer i stof, og især i biologiske strukturer. En særlig retning er opstået og er under udvikling – picosecond-optik; Fotobiologi er tæt forbundet med det. Det kan uden overdrivelse siges så bredt praktisk brug resultater af moderne optik er en forudsætning videnskabelige og teknologiske fremskridt. Optikken åbnede vejen til mikrokosmos for det menneskelige sind, og det tillod det også at trænge ind i stjerneverdenernes hemmeligheder. Optik dækker alle aspekter af vores praksis.

Fænomener forbundet med refleksion af lys.

Objektet og dets refleksion

At landskabet reflekteret i stille vand ikke adskiller sig fra det virkelige, men kun er vendt på hovedet, er langt fra sandt.

Hvis en person sent om aftenen ser på, hvordan lamper reflekteres i vandet, eller hvordan kysten, der falder ned til vandet, reflekteres, så vil refleksionen virke forkortet for ham og vil helt "forsvinde", hvis observatøren er højt over overfladen af vandet. Du kan heller aldrig se refleksionen af ​​toppen af ​​en sten, hvoraf en del er nedsænket i vand.

Landskabet fremstår for iagttageren, som om det blev set fra et punkt placeret lige så meget under vandoverfladen, som observatørens øje er over overfladen. Forskellen mellem landskabet og dets billede aftager, når øjet nærmer sig vandoverfladen, og også når objektet bevæger sig væk.

Folk tror ofte, at reflektionen af ​​buske og træer i en dam har lysere farver og rigere toner. Denne funktion kan også bemærkes ved at observere reflektionen af ​​objekter i et spejl. Her spiller psykologisk perception en større rolle end den fysiske side af fænomenet. Spejlramme, dambredder grænse lille område landskab, der beskytter en persons perifere syn mod overskydende spredt lys, der kommer fra hele himlen og blænder observatøren, det vil sige, han ser på et lille område af landskabet som gennem et mørkt smalt rør. Reduktion af lysstyrken af ​​reflekteret lys sammenlignet med direkte lys gør det lettere for folk at observere himlen, skyer og andre stærkt oplyste objekter, der, når de observeres direkte, er for lyse for øjet.

Refleksionskoefficientens afhængighed af lysets indfaldsvinkel.

Ved grænsen af ​​to transparente medier reflekteres lys delvist, passerer delvist ind i et andet medium og brydes og absorberes delvist af mediet. Forholdet mellem reflekteret energi og indfaldende energi kaldes reflektionskoefficienten. Forholdet mellem energien af ​​lys transmitteret gennem et stof og energien af ​​indfaldende lys kaldes transmittans.

Refleksions- og transmittanskoefficienter afhænger af de optiske egenskaber, de tilstødende medier og lysets indfaldsvinkel. Så hvis lys falder på en glasplade vinkelret (indfaldsvinkel α = 0), så reflekteres kun 5% af lysenergien, og 95% passerer gennem grænsefladen. Efterhånden som indfaldsvinklen øges, øges andelen af ​​reflekteret energi. Ved indfaldsvinklen α=90˚ er den lig med enhed.

Afhængigheden af ​​intensiteten af ​​lys, der reflekteres og transmitteres gennem en glasplade, kan spores ved at placere pladen i forskellige vinkler i forhold til lysstrålerne og vurdere intensiteten med øjet.

Det er også interessant at vurdere med øjet intensiteten af ​​lys, der reflekteres fra overfladen af ​​et reservoir, afhængigt af indfaldsvinklen, for at observere refleksionen af ​​solens stråler fra vinduerne i et hus ved forskellige indfaldsvinkler i løbet af dagen, ved solnedgang og ved solopgang.

Sikkerhedsbriller

Konventionelt vinduesglas transmitterer delvist varmestråler. Dette er godt til brug i nordlige områder, såvel som til drivhuse. I syd bliver rummene så overophedede, at det er svært at arbejde i dem. Beskyttelse mod solen kommer ned til enten at skygge bygningen med træer eller vælge en gunstig orientering af bygningen under genopbygningen. Begge dele er nogle gange vanskelige og ikke altid gennemførlige.

For at forhindre glas i at transmittere varmestråler er det belagt med tynde gennemsigtige film af metaloxider. En tin-antimon-film transmitterer således ikke mere end halvdelen af ​​termiske stråler, og belægninger, der indeholder jernoxid, reflekterer fuldstændigt ultraviolette stråler og 35-55% af termiske stråler.

Opløsninger af filmdannende salte påføres fra en sprayflaske til den varme overflade af glasset under dets varmebehandling eller støbning. På høj temperatur salte bliver til oxider, tæt bundet til glasoverfladen.

Briller til solbriller er lavet på lignende måde.

Total intern refleksion af lys

Et smukt skue er springvandet, hvis udstødte stråler er oplyst indefra. Dette kan afbildes under normale forhold ved at udføre følgende eksperiment (fig. 1). I høj dåse i en højde på 5 cm fra bunden skal du bore et rundt hul ( EN) med en diameter på 5-6 mm. pære med patronen, pak den forsigtigt ind i cellofanpapir og læg den modsat hullet. Du skal hælde vand i krukken. Åbning af hullet EN, vi får en jet, der vil blive belyst indefra. I et mørkt rum lyser det stærkt og ser meget imponerende ud. Strømmen kan gives en hvilken som helst farve ved at placere farvet glas i lysstrålernes vej b. Hvis du sætter fingeren i vandløbets vej, sprøjter vandet, og disse dråber lyser klart.

Forklaringen på dette fænomen er ret enkel. En lysstråle passerer langs en vandstrøm og rammer en buet overflade i en vinkel, der er større end den begrænsende, oplever total indre refleksion og rammer så igen den modsatte side af åen i en vinkel, der igen er større end den begrænsende. Så strålen passerer langs strålen og bøjer sammen med den.

Men hvis lyset blev fuldstændig reflekteret inde i strålen, så ville det ikke være synligt udefra. En del af lyset spredes af vand, luftbobler og forskellige urenheder, der er til stede i det, samt på grund af strålens ujævne overflade, så det er synligt udefra.

Cylindrisk lysleder

Hvis du retter en lysstråle mod den ene ende af en massiv glasbuet cylinder, vil du bemærke, at der kommer lys ud af dens anden ende (fig. 2); ved lateral overflade næsten intet lys kommer ud af cylinderen. Lysets passage gennem en glascylinder forklares ved, at lyset, når det falder på cylinderens indre overflade i en vinkel, der er større end den begrænsende, gennemgår fuldstændig refleksion mange gange og når enden.

Jo tyndere cylinderen er, jo oftere vil strålen blive reflekteret og den mest lys vil falde på cylinderens indre overflade i vinkler, der er større end den begrænsende.

Diamanter og ædelstene

Der er en udstilling af den russiske diamantfond i Kreml.

Lyset i hallen er svagt dæmpet. Juvelerernes kreationer funkler i vinduerne. Her kan du se sådanne diamanter som "Orlov", "Shah", "Maria", "Valentina Tereshkova".

Hemmeligheden bag det vidunderlige lysspil i diamanter er, at denne sten har et højt brydningsindeks (n=2,4173) og som et resultat en lille vinkel med total indre refleksion (α=24˚30′) og har større spredning, forårsager nedbrydning af hvidt lys til simple farver.

Derudover afhænger lysets spil i en diamant af rigtigheden af ​​dens snit. Facetterne af en diamant reflekterer lyset flere gange i krystallen. På grund af den høje gennemsigtighed af diamanter høj klasse lyset inde i dem mister næsten ikke sin energi, men nedbrydes kun i simple farver, hvis stråler så udbryder i forskellige, mest uventede retninger. Når du vender stenen, ændres farverne fra stenen, og det ser ud til, at den selv er kilden til mange klare flerfarvede stråler.

Der er diamanter farvet rød, blålig og lilla. En diamants glans afhænger af dens snit. Kigger man gennem en velslebet vandgennemsigtig diamant ind i lyset, fremstår stenen helt uigennemsigtig, og nogle af dens facetter fremstår simpelthen sorte. Dette sker, fordi lyset, der gennemgår total indre refleksion, kommer ud i den modsatte retning eller til siderne.

Set fra siden af ​​lyset skinner topsnittet med mange farver og er steder blankt. Den lyse gnistre af de øvre kanter af en diamant kaldes diamantglans. Undersiden af ​​diamanten ser ud til at være sølvbelagt udefra og har en metallisk glans.

De mest gennemsigtige og store diamanter tjener som dekoration. Små diamanter er meget udbredt i teknologien som skære- eller slibeværktøj til metalbearbejdningsmaskiner. Diamanter bruges til at forstærke hovederne på boreværktøjer til at bore brønde i hårde sten. Denne brug af diamant er mulig på grund af dens store hårdhed. Andre ædelsten er i de fleste tilfælde krystaller af aluminiumoxid med en blanding af oxider af farvende elementer - krom (ruby), kobber (smaragd), mangan (ametyst). De er også kendetegnet ved hårdhed, holdbarhed og har smukke farver og "lysspil". I øjeblikket er de i stand til kunstigt at opnå store krystaller af aluminiumoxid og male dem i den ønskede farve.

Fænomenerne lysspredning forklares af naturens mange forskellige farver. En hel række optiske eksperimenter med prismer blev udført af den engelske videnskabsmand Isaac Newton i det 17. århundrede. Disse eksperimenter viste, at hvidt lys ikke er fundamentalt, det skal betragtes som sammensat ("inhomogent"); de vigtigste er forskellige farver ("ensartede" stråler eller "monokromatiske" stråler). Nedbrydningen af ​​hvidt lys til forskellige farver sker, fordi hver farve har sin egen brydningsgrad. Disse konklusioner lavet af Newton er i overensstemmelse med moderne videnskabelige ideer.

Sammen med spredningen af ​​brydningsindekset observeres spredning af lysets absorption, transmission og reflektionskoefficienter. Dette forklarer de forskellige effekter ved belysning af kroppe. For eksempel, hvis der er et legeme, der er gennemsigtigt for lys, for hvilket transmittanskoefficienten er stor for rødt lys, og reflektionskoefficienten er lille, men for grønt lys er det modsat: transmissionskoefficienten er lille, og refleksionskoefficienten er stor, så i transmitteret lys vil kroppen se rød ud, og i reflekteret lys er den grøn. Sådanne egenskaber besidder for eksempel klorofyl, et grønt stof indeholdt i planteblade, der forårsager grøn. En opløsning af klorofyl i alkohol ser rød ud, når den ses mod lyset. I reflekteret lys fremstår den samme løsning grøn.

Hvis et legeme har en høj absorptionskoefficient og lave transmittans- og reflektionskoefficienter, så vil en sådan krop fremstå sort og uigennemsigtig (f.eks. sod). Et meget hvidt, uigennemsigtigt legeme (såsom magnesiumoxid) har en reflektans tæt på enhed for alle bølgelængder og meget lave transmittans- og absorptionskoefficienter. Et legeme (glas), der er fuldstændig gennemsigtigt for lys, har lave reflektions- og absorptionskoefficienter og en transmittans tæt på enhed for alle bølgelængder. I farvet glas er transmittans- og refleksionskoefficienterne for nogle bølgelængder praktisk talt lig nul, og følgelig er absorptionskoefficienten for de samme bølgelængder tæt på enhed.

Fænomener forbundet med lysets brydning

Nogle typer luftspejlinger. Fra det større udvalg af luftspejlinger vil vi fremhæve flere typer: "sø"-mirage, også kaldet nedre luftspejlinger, øvre luftspejlinger, dobbelt- og tredobbelte luftspejlinger, ultra-fjernsynsmirage.

Lavere (“sø”) luftspejlinger vises over en meget opvarmet overflade. Overlegne luftspejlinger optræder tværtimod over en meget kølig overflade, for eksempel ovenfor koldt vand. Hvis de nedre luftspejlinger observeres som regel i ørkener og stepper, så observeres de øverste i nordlige breddegrader.

De øvre luftspejlinger er forskellige. I nogle tilfælde giver de et direkte billede, i andre tilfælde vises et omvendt billede i luften. Mirage kan være dobbelt, når to billeder observeres, et enkelt og et omvendt. Disse billeder kan være adskilt af en luftstribe (det ene kan være over horisontlinjen, det andet under det), men kan direkte smelte sammen med hinanden. Nogle gange dukker der et andet op - et tredje billede.

Ultra-lang rækkevidde vision mirages er især fantastiske. K. Flammarion beskriver i sin bog "Atmosfære" et eksempel på et sådant fatamorgana: "Baseret på vidnesbyrd fra flere pålidelige personer kan jeg rapportere om et fatamorgana, der blev set i byen Verviers (Belgien) i juni 1815. En morgen , så indbyggere i byen på himlen hæren, og det var så tydeligt, at man kunne skelne artilleristernes dragter og endda for eksempel en kanon med et knækket hjul, der var ved at falde af... Det var morgenen af slaget ved Waterloo!" Det beskrevne fatamorgana er afbildet i form af en farvet akvarel af et af øjenvidnerne. Afstanden fra Waterloo til Verviers i en lige linje er mere end 100 km. Der er kendte tilfælde, hvor lignende luftspejlinger blev observeret på store afstande - op til 1000 km. "Den flyvende hollænder" bør tilskrives netop sådanne luftspejlinger.

Forklaring af den nedre (“sø”) fatamorgana. Hvis luften nær jordens overflade er meget varm, og dens tæthed derfor er relativt lav, vil brydningsindekset ved overfladen være mindre end i højere luftlag. Ændring af luftens brydningsindeks n med højde h nær jordens overflade for det pågældende tilfælde er vist i figur 3, a.

Ifølge etableret regel, vil lysstråler nær jordens overflade i dette tilfælde være bøjet, så deres bane er konveks nedad. Lad der være en observatør ved punkt A. En lysstråle fra et bestemt område af den blå himmel vil trænge ind i observatørens øje og opleve den specificerede krumning. Det betyder, at observatøren vil se den tilsvarende del af himlen ikke over horisontlinjen, men under den. Det vil synes for ham, at han ser vand, selvom der faktisk er et billede af blå himmel foran ham. Hvis vi forestiller os, at der er bakker, palmer eller andre objekter nær horisontlinjen, så vil observatøren se dem på hovedet, takket være strålernes bemærkede krumning, og vil opfatte dem som refleksioner af de tilsvarende objekter i ikke-eksisterende vand. Sådan opstår en illusion, som er en "sø" fatamorgana.

Simple overlegne luftspejlinger. Det kan antages, at luften ved selve jordoverfladen eller vandet ikke er opvarmet, men tværtimod mærkbart afkølet sammenlignet med højere luftlag; ændringen i n med højden h er vist i figur 4, a. I det pågældende tilfælde er lysstrålerne bøjet, så deres bane er konveks opad. Derfor kan iagttageren nu se objekter skjult for ham bag horisonten, og han vil se dem øverst, som om de hænger over horisontlinjen. Derfor kaldes sådanne luftspejlinger øvre.

Den overlegne luftspejling kan producere både et opretstående og omvendt billede. Det direkte billede vist på figuren opstår, når luftens brydningsindeks falder relativt langsomt med højden. Når brydningsindekset falder hurtigt, dannes et omvendt billede. Dette kan verificeres ved at overveje et hypotetisk tilfælde - brydningsindekset ved en vis højde h falder brat (fig. 5). Objektets stråler, før de når observatør A, oplever total intern refleksion fra grænsen BC, under hvilken der i dette tilfælde er tættere luft. Det kan ses, at den overlegne fatamorgana giver et omvendt billede af objektet. I virkeligheden er der ingen brat grænse mellem luftlagene, overgangen sker gradvist. Men hvis det sker skarpt nok, så vil den overlegne fatamorgana give et omvendt billede (fig. 5).

Dobbelt og tredobbelt luftspejling. Hvis luftens brydningsindeks først ændres hurtigt og derefter langsomt, vil strålerne i region I i dette tilfælde bøje hurtigere end i region II. Som et resultat vises der to billeder (fig. 6, 7). Lysstråler 1, der udbreder sig inden for luftområdet I, danner et omvendt billede af objektet. Stråler 2, der hovedsageligt udbreder sig inden for område II, bøjes i mindre grad og danner et lige billede.

For at forstå, hvordan et tredobbelt fatamorgana ser ud, skal du forestille dig tre på hinanden følgende luftområder: den første (nær overfladen), hvor brydningsindekset falder langsomt med højden, det næste, hvor brydningsindekset falder hurtigt, og det tredje område, hvor brydningsindekset falder igen langsomt. Figuren viser den betragtede ændring i brydningsindekset med højden. Figuren viser, hvordan et tredobbelt fatamorgana opstår. Stråle 1 danner det nederste billede af objektet, de spreder sig inden for luftområdet I. Stråler 2 danner et omvendt billede; jeg går ind luftareal II, disse stråler oplever kraftig bøjning. Stråler 3 danner det øverste direkte billede af objektet.

Ultra-lang rækkevidde vision mirage. Naturen af ​​disse luftspejlinger er mindst undersøgt. Det er klart, at atmosfæren skal være gennemsigtig, fri for vanddamp og forurening. Men det er ikke nok. Et stabilt lag af afkølet luft bør dannes i en vis højde over jordens overflade. Under og over dette lag skal luften være varmere. En lysstråle, der kommer ind i et tæt koldt luftlag, er så at sige "låst" inde i den og spreder sig igennem den som langs en slags lysleder. Strålevejen i figur 8 er altid konveks mod mindre tætte luftområder.

Forekomsten af ​​ultra-langrækkende luftspejlinger kan forklares ved udbredelsen af ​​stråler inde i sådanne "lysledere", som naturen nogle gange skaber.

Regnbuen er et smukt himmelfænomen, som altid har tiltrukket sig menneskelig opmærksomhed. I tidligere tider, hvor folk stadig vidste lidt om verden omkring dem, blev regnbuen betragtet som et "himmelsk tegn". Så de gamle grækere troede, at regnbuen var gudinden Iris' smil.

En regnbue observeres i den modsatte retning af Solen på baggrund af regnskyer eller regn. Den flerfarvede bue er normalt placeret i en afstand af 1-2 km fra observatøren, og nogle gange kan den observeres i en afstand af 2-3 m på baggrund af vanddråber dannet af springvand eller vandspray.

Regnbuens centrum er placeret på fortsættelsen af ​​den lige linje, der forbinder Solen og observatørens øje - på antisollinjen. Vinklen mellem retningen mod hovedregnbuen og antisollinjen er 41-42º (fig. 9).

I solopgangsøjeblikket er antisolpunktet (punkt M) på horisontlinjen, og regnbuen ser ud som en halvcirkel. Når solen står op, bevæger antisolpunktet sig under horisonten, og regnbuens størrelse falder. Det repræsenterer kun en del af en cirkel.

En sekundær regnbue observeres ofte, koncentrisk med den første, med en vinkelradius på omkring 52º og farverne omvendt.

Når Solens højde er 41º, holder hovedregnbuen op med at være synlig, og kun en del af sideregnbuen rager op over horisonten, og når Solens højde er mere end 52º, er sideregnbuen heller ikke synlig. Derfor observeres dette naturlige fænomen aldrig på midt-ækvatoriale breddegrader i middagstimerne.

Regnbuen har syv primære farver, der glider glidende fra den ene til den anden.

Typen af ​​bue, farvernes lysstyrke og stribernes bredde afhænger af størrelsen af ​​vanddråberne og deres antal. Store dråber skaber en smallere regnbue, med skarpt fremtrædende farver, små dråber skaber en sløret, falmet og jævn hvid bue. Derfor er en lys, smal regnbue synlig om sommeren efter et tordenvejr, hvor store dråber falder.

Regnbueteorien blev først foreslået i 1637 af Rene Descartes. Han forklarede regnbuer som et fænomen relateret til refleksion og brydning af lys i regndråber.

Dannelsen af ​​farver og deres rækkefølge blev forklaret senere, efter at have optrevlet den komplekse natur af hvidt lys og dets spredning i mediet. Diffraktionsteorien om regnbuer blev udviklet af Erie og Partner.

Vi kan overveje det enkleste tilfælde: Lad en stråle af parallelle solstråler falde på dråber formet som en kugle (fig. 10). En stråle, der falder ind på overfladen af ​​en dråbe ved punkt A, brydes inde i den i henhold til brydningsloven:

n sin α=n sin β, hvor n=1, n≈1,33 –

henholdsvis luft- og vands brydningsindeks, α er indfaldsvinklen, og β er lysets brydningsvinkel.

Inde i dråben bevæger strålen AB sig i en lige linje. Ved punkt B brydes strålen delvist og delvist reflekteret. Det skal bemærkes, at jo mindre indfaldsvinklen er ved punkt B og derfor ved punkt A, jo lavere er intensiteten af ​​den reflekterede stråle og jo større er intensiteten af ​​den brudte stråle.

Stråle AB, efter refleksion i punkt B, opstår i en vinkel β`=β b og rammer punktet C, hvor der også forekommer delvis refleksion og delvis brydning af lys. Den brydte stråle forlader dråben i en vinkel γ, og den reflekterede stråle kan rejse videre, til punktet D osv. Lysstrålen i dråben gennemgår således multipel refleksion og brydning. Ved hver refleksion kommer nogle af lysstrålerne ud, og deres intensitet inde i dråben falder. Den mest intense af de stråler, der kommer ud i luften, er den stråle, der kommer ud af dråben ved punkt B. Men det er svært at observere det, da det går tabt på baggrund af stærkt direkte sollys. Strålerne, der brydes ved punkt C, danner tilsammen en primær regnbue på baggrund af en mørk sky, og strålerne, der brydes ved punkt D, frembringer en sekundær regnbue, som er mindre intens end den primære.

Når man overvejer dannelsen af ​​en regnbue, skal der tages højde for endnu et fænomen - den ulige brydning af lysbølger af forskellig længde, det vil sige lysstråler forskellige farver. Dette fænomen kaldes spredning. På grund af spredning er brydningsvinklerne γ og afbøjningsvinklen Θ for stråler i en dråbe forskellige for stråler med forskellige farver.

Oftest ser vi én regnbue. Der er ofte tilfælde, hvor to regnbuestriber vises samtidigt på himlen, placeret efter hinanden; De observerer også et endnu større antal himmelbuer - tre, fire og endda fem på samme tid. Dette interessante fænomen blev observeret af Leningraders den 24. september 1948, da fire regnbuer om eftermiddagen dukkede op blandt skyerne over Neva. Det viser sig, at regnbuer ikke kun kan opstå fra direkte stråler; Det optræder ofte i Solens reflekterede stråler. Dette kan ses ved bredden af ​​havbugter, store floder og søer. Tre eller fire regnbuer - almindelige og reflekterede - skaber nogle gange et smukt billede. Da Solens stråler, der reflekteres fra vandoverfladen, går fra bund til top, kan den regnbue, der dannes i strålerne, nogle gange se helt usædvanlig ud.

Du skal ikke tro, at regnbuer kun kan ses om dagen. Det sker også om natten, selvom det altid er svagt. Man kan se sådan en regnbue efter en natregn, når Månen dukker op bag skyerne.

Noget af en regnbue kan opnås gennem følgende eksperiment: Du skal belyse en kolbe fyldt med vand med sollys eller en lampe gennem et hul i en hvid tavle. Så vil en regnbue blive tydeligt synlig på brættet, og strålernes divergensvinkle i forhold til den oprindelige retning vil være omkring 41-42°. I naturlige forhold der er ingen skærm, billedet vises på øjets nethinde, og øjet projicerer dette billede på skyerne.

Hvis en regnbue dukker op om aftenen før solnedgang, så observeres en rød regnbue. I de sidste fem eller ti minutter før solnedgang forsvinder alle regnbuens farver undtagen rød, og det bliver meget lyst og synligt selv ti minutter efter solnedgang.

En regnbue på duggen er et smukt syn. Det kan observeres ved solopgang på græsset dækket af dug. Denne regnbue er formet som en hyperbel.

Auroras

Et af naturens smukkeste optiske fænomener er nordlys.

I de fleste tilfælde har nordlys en grøn eller blågrøn nuance med lejlighedsvise pletter eller en kant af pink eller rød.

Auroras observeres i to hovedformer - i form af bånd og i form af skylignende pletter. Når udstrålingen er intens, tager den form af bånd. Ved at miste intensiteten bliver det til pletter. Mange bånd forsvinder dog, før de når at gå i stykker. Båndene ser ud til at hænge i himlens mørke rum, der ligner et kæmpe gardin eller draperi, der normalt strækker sig fra øst til vest i tusindvis af kilometer. Højden af ​​dette gardin er flere hundrede kilometer, tykkelsen overstiger ikke flere hundrede meter, og det er så delikat og gennemsigtigt, at stjernerne er synlige gennem det. Den nederste kant af gardinet er ret skarpt og tydeligt omridset og er ofte tonet i en rød eller lyserød farve, der minder om en gardinkant, og overkanten tabes gradvist i højden, og dette skaber et særligt imponerende indtryk af rummets dybde.

Der er fire typer nordlys:

En homogen bue - en lysende stribe har den enkleste, roligste form. Det er lysere nedefra og forsvinder gradvist opad mod baggrunden af ​​himlens skær;

Strålende bue - båndet bliver noget mere aktivt og mobilt, det danner små folder og strømme;

Radial stribe - med stigende aktivitet overlapper større folder de små;

Når aktiviteten øges, udvides folderne eller løkkerne til enorme størrelser, og den nederste kant af båndet lyser klart med en lyserød glød. Når aktiviteten aftager, forsvinder folderne, og tapen vender tilbage til en ensartet form. Dette tyder på, at en homogen struktur er hovedformen for nordlyset, og folder er forbundet med stigende aktivitet.

Udstråling af en anden type dukker ofte op. De dækker hele polarområdet og er meget intense. De opstår under en stigning i solaktivitet. Disse nordlys fremstår som en hvidlig-grøn kasket. Sådanne nordlys kaldes squalls.

Baseret på lysstyrken af ​​nordlyset er de opdelt i fire klasser, der adskiller sig fra hinanden med en størrelsesorden (det vil sige 10 gange). Den første klasse omfatter nordlys, der næsten ikke er mærkbare og har omtrent samme lysstyrke som Mælkevejen, mens den fjerde klasses nordlys oplyser Jorden lige så stærkt som fuldmånen.

Det skal bemærkes, at den resulterende nordlys spreder sig mod vest med en hastighed på 1 km/sek. De øverste lag af atmosfæren i området med nordlysblink varmes op og skynder sig opad, hvilket påvirkede den øgede bremsning af kunstige jordsatellitter, der passerer gennem disse zoner.

Under nordlys opstår hvirvelformationer i jordens atmosfære. elektriske strømme, spændende store områder. De ophidser magnetiske storme, de såkaldte yderligere ustabile magnetfelter. Når atmosfæren skinner, udsender den røntgenstråler, som højst sandsynligt er resultatet af decelerationen af ​​elektroner i atmosfæren.

Hyppige glimt af udstråling er næsten altid ledsaget af lyde, der minder om støj og knitren. Auroras har stor indflydelse på stærke forandringer i ionosfæren, hvilket igen påvirker radiokommunikationsforholdene, dvs. radiokommunikationen er stærkt forringet, hvilket resulterer i alvorlig interferens eller endda fuldstændigt tab af modtagelse.

Fremkomsten af ​​nordlys.

Jorden er en enorm magnet, hvis nordpol er placeret nær den sydlige geografiske pol, og sydpolen er placeret nær nord. Og Jordens magnetiske feltlinjer er geomagnetiske linjer, der dukker op fra regionen, der støder op til Jordens nordmagnetiske pol. De dækker hele kloden og går ind i den i området af den sydlige magnetiske pol og danner et toroidformet gitter rundt om Jorden.

Man troede i lang tid, at placeringen af ​​magnetfeltlinjer var symmetrisk i forhold til jordens akse. Men faktisk viste det sig, at den såkaldte "solvind", det vil sige strømmen af ​​protoner og elektroner, der udsendes af Solen, angriber Jordens geomagnetiske skal fra en højde på omkring 20.000 km. Den trækker den væk fra Solen og danner derved en slags magnetisk "hale" på Jorden.

En gang i Jordens magnetfelt bevæger en elektron eller proton sig i en spiral, der snor sig rundt om den geomagnetiske linje. Disse partikler, der falder fra solvinden ind i Jordens magnetfelt, er opdelt i to dele: en del langs de magnetiske kraftlinjer strømmer straks ind i Jordens polære områder, og den anden kommer ind i teroiden og bevæger sig inde i den, som det kan gøres efter venstrehåndsreglen, langs lukket kurve ABC. I sidste ende flyder disse protoner og elektroner også langs geomagnetiske linjer til området af polerne, hvor deres øgede koncentration vises. Protoner og elektroner producerer ionisering og excitation af atomer og molekyler af gasser. De har nok energi til dette. Da protoner ankommer til Jorden med energier på 10.000-20.000 eV (1 eV = 1,6 10 J), og elektroner med energier på 10-20 eV. Men for ionisering af atomer er det nødvendigt: for hydrogen - 13,56 eV, for oxygen - 13,56 eV, for nitrogen - 124,47 eV og endnu mindre for excitation.

Baseret på det princip, der opstår i rør med fordærvet gas, når der føres strøm gennem dem, giver exciterede gasatomer den modtagne energi tilbage i form af lys.

Den grønne og røde glød hører ifølge resultaterne af en spektral undersøgelse til exciterede iltatomer, og den infrarøde og violette glød tilhører ioniserede nitrogenmolekyler. Nogle ilt- og nitrogen-emissionslinjer dannes i en højde af 110 km, og den røde glød af ilt opstår i en højde af 200-400 km. Den næste svage kilde til rødt lys er brintatomer, dannet i de øverste lag af atmosfæren fra protoner, der kommer fra Solen. En sådan proton bliver efter at have fanget en elektron til et exciteret brintatom og udsender rødt lys.

Efter soludbrud opstår nordlysudbrud normalt inden for en dag eller to. Dette indikerer en sammenhæng mellem disse fænomener. Forskning ved hjælp af raketter har vist, at der på steder med større nordlysintensitet er mere højt niveau ionisering af gasser med elektroner. Ifølge videnskabsmænd opnås den maksimale intensitet af nordlys ud for kysten af ​​oceaner og have.

Der er en række vanskeligheder for den videnskabelige forklaring af alle fænomener forbundet med nordlys. Det vil sige, mekanismen til at accelerere partikler til bestemte energier er ikke fuldstændig kendt, deres bevægelsesbaner i nær-jordens rum mekanismen for gløddannelse er ikke helt klar forskellige typer, oprindelsen af ​​lyde er uklar, ikke alt stemmer kvantitativt i energibalancen af ​​ionisering og excitation af partikler.

Anvendt litteratur:

1. "Physics in Nature", forfatter - L. V. Tarasov, Prosveshchenie Publishing House, Moskva, 1988.
2. "Optiske fænomener i naturen", forfatter - V. L. Bulat, forlag "Prosveshchenie", Moskva, 1974.
3. "Samtaler om fysik, del II", forfatter - M.I. Bludov, Prosveshchenie Publishing House, Moskva, 1985.
4. "Fysik 10", forfattere - G. Ya Myakishev B. B. Bukhovtsev, Prosveshchenie forlag, Moskva, 1987.
5. "Encyclopedic Dictionary of a Young Physicist", udarbejdet af V. A. Chuyanov, Pedagogika Publishing House, Moskva, 1984.
6. "Skolebørnshåndbog om fysik", udarbejdet af det filologiske selskab "Slovo", Moskva, 1995.
7. "Physics 11", N. M. Shakhmaev, S. N. Shakhmaev, D. Sh. Shodiev, Prosveshchenie forlag, Moskva, 1991.
8. "Løsning af problemer i fysik", V. A. Shevtsov, Nizhne-Volzhskoe bogforlag, Volgograd, 1999.