Что такое оптические явления физика 7 класс
Что такое оптические явления физика 7 класс
Из-за чего возникают оптические атмосферные явления?
Примеры оптических атмосферных явлений :
Гало обычно появляется вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг других мощных источников света, таких как фонарь или уличные
огни. Существует множество типов гало и вызваны они преимущественно
ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5—10 км в верхних слоях тропосферы. Вид гало зависит от формы и расположения кристаллов. Отражённый и преломлённый ледяными кристаллами свет нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу. Интересна особенность большого 46-градусного гало — оно тусклое и малоцветное, в то время как почти совпадающая с ним при малой высоте Солнца над горизонтом верхняя касательная дуга имеет выраженные радужные цвета.
Брокенский призрак чаще всего появляется, когда Солнце светит из-за альпиниста, смотрящего вниз в туман. Тень альпиниста идёт сквозь туман. Кажущееся увеличение размеров тени — оптическая иллюзия, объясняемая тем, что наблюдатель соизмеряет свою тень, лежащую на относительно близких облаках, с далекими объектами поверхности, видимой сквозь просветы в облаках; или когда невозможно сориентироваться в тумане и соизмерить размеры. Кроме того, тени попадают на капли воды, находящиеся на различных расстояниях от глаза, что нарушает восприятие глубины.
Физика
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Что такое свет? Источники света
Много тысячелетий прошло прежде, чем была выяснена природа этого замечательного явления – свет. Десятки гипотез, предположений, догадок выдвигались учеными. Но вот в конце девятнадцатого века Д. Максвелл и Г. Герц установили, что природа света электромагнитная.
Значение света в жизни человека и в природе громадно. Зарождение и развитие всего живого происходит под влиянием тепла и, конечно, света.
Свет для человека – важнейшее средство познания окружающего мира.
Основной источник света для всей Земли – это Солнце. Световые потоки устремляются к планетам от Солнца благодаря ядерным реакциям, происходящим на нем.
При изучении тепловых явлений одним из видов теплообмена названо излучением, с помощью которого Земля получает от Солнца тепло. Тепло невидимо. Та часть излучения, которая видима глазом человека, называется видимым излучением.
Именно это излучение рассматривается как световое явление.
Не умея объяснить природу света, многие древние ученые придерживались мнения о том, что световые лучи исходят из глаз человека и «ощупывают» все вокруг. Некоторые считали, что есть другое объяснение свету, но не могли его сделать, не зная теории электромагнетизма. Как же далеки были эти люди от современных знаний в оптической области физики.
Сейчас известна природа света, свойства его, строение глаза, создано большое число оптических устройств и простых приборов. Световые явления широко используются в жизни человека.
Создается световое излучение источниками света, которые бывают естественными и искусственными. Сама природа создала естественные источники света. Искусственные источники придумал и изготовил человек.
Естественные (природные) источники света:
Среди таких источников есть яркие, дающие много света, а есть едва видимые в темноте.
Например, науке известно уже около семидесяти видов светящихся грибов. Из них некоторые можно увидеть ночью на расстоянии десяти метров.
Светиться могут подгнившие грузди и старые сыроежки.
Подкрашенный фосфором циферблат часов.
Искусственные источники света:
Не может деятельность человека протекать без освещения. Трудно представить современный город в ночное время без освещенного дома, улицы, квартиры.
Созданные человеком источники света.
Искусственное освещение создано человеком лишь благодаря научному подходу к изучению таких интересных явлений природы – световых.
Распространение света
Чтобы лучше понять, как свет распространяется, введено понятие светового луча. А там, где лучи, там геометрия. Поэтому появился новый подход к световым явлениям, который называется геометрическая оптика.
Для практического изучения света учеными рассматриваются узкие пучки световых лучей. Для их получения используют непрозрачные экраны с отверстиями.
Каковы же главные законы, по которым свет распространяется?
Один из них подтверждается достаточно легко. Человек, который не хочет, чтобы яркий свет бил ему в глаза, приставляет ко лбу ладонь. Он видит окружающие предметы, а свет прямо в глаза ему не попадает.
Это говорит о том, что свет не может обогнуть ладонь и попасть в глаза наблюдателю. Этот пример показывает, что свет идет по прямой.
Значит, существует закон прямолинейного распространения света. Он звучит так:
Как на рисунке, луч света не пойдет. Он не может огибать препятствия.
Первая научная формулировка этого важного закона была дана в третьем веке до нашей эры Евклидом.
В соответствии с этим законом свет в одной и той же среде не может идти по ломаной траектории и огибать препятствия. Отсюда вытекает понятие тени. Тень сопровождает человека всюду.
На экране тень и полутень. Источник
Если поместить между источником света предмет, например, шар, он перекроет путь световых лучей. За шаром на экране в центре тень более темная, чем по краям. Почему так?
Объяснить это можно, проведя два эксперимента.
Первый. Источник по своим размерам очень мал по сравнению с шаром и расстоянием до экрана. Такой источник света называют точечным. Пусть это будет светящаяся точка А. Та часть прямых лучей, которая упирается на шар не дойдет до экрана, и в соответствующей области его образуется темное пятно – тень. Лучи, идущие выше и ниже шара достигают цели и на экране в этой области светло.
Второй эксперимент. Берется источник света большой или сравнимый с предметом, помещенным между источником и экраном. Такой источник содержит огромное число светящихся точек, испускающих лучи. Из каждой точки, которые находятся между А и В выходит такой же пучок света, как и в первом эксперименте.
Потоки лучей из разных точек источника устремляются к экрану, но доходят до него не все. Мешает шар, дающий для каждого потока свою тень. Все тени пересекаются в центре экрана и образуют общее темное пятно – общую тень. Вокруг нее образуется область размытая, куда от одних точек свет попадает, а от других нет – это полутень.
Природа предоставила человеку яркий пример распространения света, который очень напоминает второй эксперимент. Это солнечные и лунные затмения.
Они происходят, когда Солнце, Луна и Земля, двигаясь по законам Солнечной системы, выстраиваются в одну линию, как показано на схемах.
Схема солнечного затмения. Источник
Схема лунного затмения. Источник
Затмения для науки представляют большой интерес, особенно солнечные. Они позволяют наблюдать, хоть и кратковременно, состояние солнечной атмосферы, процессы внутри ее и состав.
Отражение света и его законы
Наверное, нет человека, который бы не наблюдал одно из явлений. Снежинки попадают в свет фар автомобиля или солнечные лучи попадают в запыленную комнату, или солнце освещает влажный воздух леса.
Сами снежинки не являются источниками света, но человек их видит. Но видит только те, которые падают на землю в свете фар. Падающий снег за пределами автомобиля человеческий глаз не фиксирует.
В пыльной комнате наблюдается плавное движение мелких пылинок в том месте, где через окно проникает солнечный свет. Но ведь это не значит, что пыль в комнате находится только там, где лучи света. Пылинки летают по всей комнате, но не видны глазом.
В утреннем влажном лесу там, куда прокрадываются яркие лучи, становятся видны мельчайшие капельки воды и лесные пылинки. Они тоже есть по всему лесу, но видны только, где свет.
Эти явления объясняются тем, что человеческий глаз воспринимает свет, идущий от источника или отраженный от освещенного тела.
Если взять в темноте лист бумаги, то сказать, какого цвета этот лист, невозможно. Лист – не источник света и не освещен, поэтому он невидим. Другое дело, если лист попал в руки в светлом помещении. Человек его видит, так как бумага отражает световые лучи, отраженные лучи уже попадают в глаз.
Так снежинки в свете фар, капельки воды и пылинки на свету отражают лучи света, которые и воспринимает человек.
Для экспериментального подтверждения этого закона используется устройство, называемое оптическим диском.
На светлый круг этого прибора нанесена шкала с градусами. Яркая лампочка осветителя находится в светонепроницаемом футляре с очень узким отверстием. В центре диска прикрепляется отражающая поверхность, например, зеркальная пластинка. Осветитель имеет возможность перемещаться вокруг диска.
Из осветителя луч света от лампочки падает на пластинку и отражается от нее. Если переместить осветитель, направление падения луча света изменится. Соответственно изменится и направление отражения света. Но все это происходит в одной плоскости диска, что подтверждает первый закон отражения света.
При сравнении углов, которые образуются световыми лучами в этих опытах, подтверждается второй закон отражения света. Но прежде, чтобы его понять, следует изучить геометрическую схему отражения света.
На схеме представлен геометрический подход к изучению световых явлений. Пучки света заменены геометрическими лучами и добавлены некоторые геометрические элементы, нужные для исследования.
Нужно четко запомнить: углы падения и отражения берутся не к поверхности отражения, а к проведенному в точку падения перпендикуляру.
Если передвигать осветитель вокруг диска, угол падения будет меняться. Угол отражения тоже изменится и будет таким же, как угол падения. Это свойство отражения является вторым законом отражения света:
Если падающий луч пойдет от точки В по направлению ВО, то он отразится от поверхности MN как раз по линии ОА. Это свойство называют обратимостью световых лучей, о чем говорили еще в древности, но дать научного объяснения не могли.
Почему сломался карандаш?
Наблюдательный рыболов видит, что весла от его лодки при погружении в воду как будто ломаются. Когда весла над поверхностью воды, они снова прямые. Почему? Это объясняют оптические законы.
Взмахнуть рукой в воздухе гораздо легче, чем провести рукой внутри воды. Вот и свет проходит в разных средах (например, в вакууме, стекле, воздухе, алмазе, воде) тоже по-разному. На границе двух различных сред меняется направление хода лучей света.
Углы падения и преломления, которые определяются, как и при отражении, с помощью перпендикуляра к границе раздела, в данном случае не равны.
Вот почему карандаш выглядит в стакане сломанным. Здесь не нужно путать световые лучи и сам карандаш. Лучи идут человеку в глаз, как показано на чертеже. То, что карандаш воспринимается глазом в сломанном виде – это оптическая иллюзия, созданная ходом всех лучей, отражающихся от карандаша.
Как проходит свет в разных средах?
Не всегда угол преломления меньше угла падения, как в приведенных примерах. Если вспомнить, что свет – это электромагнитная волна, то значит, он обладает скоростью (300 000 км/с в вакууме). В веществах скорость света другая, всегда меньше.
На своем пути лучи света проходят по различным прозрачным веществам, которые образуют оптическую среду. Если скорость света в одной среде больше, чем в другой, то первая среда называется оптически менее плотной, а вторая – оптически более плотной средой. Например, попадая в воду из воздуха, лучи света переходят из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную (воду).
Преломление лучей на границе раздела связано с оптической плотностью каждой из сред следующим правилом:
Отсюда видно, что угол преломления может быть больше или меньше угла падения. Все объясняется оптическими свойствами среды, куда переходит световой луч.
Оптические явления в природе по физике с примерами
Содержание:
Оптические явления в природе:
Со световыми явлениями мы встречаемся каждый день на протяжении всей жизни, ведь они являются частью естественных условий, в которых мы живем. Некоторые из световых явлений кажутся нам настоящим чудом — например, миражи в пустыне, полярные сияния. Тем не менее, согласитесь, что и более привычные для нас световые явления: блеск капельки росы в солнечных лучах, лунная дорожка на плесе, семицветный мост радуги после летнего дождя, молния в грозовых тучах, мерцание звезд в ночном небе — тоже являются чудом, так как они делают мир вокруг нас замечательным, полным волшебной красоты и гармонии.
Что такое источники света
Физические тела, атомы и молекулы которых излучают свет, называют источниками света.
Оглянитесь вокруг, обратитесь к своему опыту — и вы, без сомнения, назовете много источников света: Солнце, вспышка молнии, огонь костра, пламя свечи, лампа накаливания, экран телевизора, монитор компьютера и т. п. (рис. 3.1). Свет могут излучать также организмы (некоторые морские животные, светлячки и др.). 
В ясную лунную ночь мы можем довольно хорошо видеть предметы, освещенные лунным сиянием. Однако Луну нельзя считать источником света: Луна свет не излучает, она только отражает свет, идущий от Солнца. Так же нельзя назвать источником света зеркало, с помощью которого вы посылаете «солнечный зайчик» в окно вашего друга.
Естественные и искусственные источники света
В зависимости от происхождения различают естественные и искусственные (созданные человеком) источники света.
К естественным источникам света относятся, например. Солнце и звезды, раскаленная лава и полярные сияния, некоторые светящиеся объекты среди животных и растений: глубоководная каракатица, радиолярия, светящиеся бактерии и т. п. Так, в теплую летнюю ночь в лесной траве можно увидеть яркие пятнышки света — светлячков.
Естественные источники не могут полностью удовлетворить все возрастающую потребность человека в свете. И потому еще в древности люди начали создавать искусственные источники света. Сначала это были костер и лучина, позднее появились свечи, масляные и керосиновые лампы. В конце XIX века была изобретена электрическая лампа. Сегодня различные виды электрических ламп используют повсюду (рис. 3.2—3.4).
В помещениях мы обычно используем лампы накаливания. К сожалению, они недостаточно экономны: в таких лампах большая часть электрической энергии расходуется на нагревание самой лампы и окружающего воздуха и только 3—4 % энергии превращается в световую. В последние годы, однако, появились новые, в несколько раз более экономные конструкции электрических ламп.
Большие помещения (супермаркеты, цеха предприятий и т. п.) освещаются источниками света в виде длинных трубок — лампами дневного света. Для разноцветной иллюминации, которой ночью подсвечены некоторые дома, торговые центры и т. п., используют неоновые, криптоновые и другие лампы.
Тепловые и люминесцентные источники света
В зависимости от температуры источников света их разделяют на тепловые и люминесцентные.
Солнце и звезды, раскаленная лава и лампа накаливания, пламя костра, свечи, газовые горелки и т. п. — все это примеры тепловых источников света: они излучают свет благодаря тому, что имеют высокую собственную температуру (рис. 3.5).
Люминесцентные источники света отличаются от тепловых тем, что для их свечения не нужна высокая температура: световое излучение может быть довольно интенсивным, а источник при этом остается относительно холодным.
Примерами люминесцентных источников является экран телевизора, монитор компьютера, лампы дневного света, указатели и дорожные знаки, покрытые люминесцентной краской, световые индикаторы, некоторые организмы, а также полярные сияния.
Точечные и протяженные источники света
В зависимости от соотношения размера источника света и расстояния от него до приемника света различают точечные и протяженные источники света. 
Источник света считается точечным, если его размер относительно невелик по сравнению с расстоянием от него до приемника света.
В противоположном случае источник считается протяженным.
Таким образом, один и тот же источник света в зависимости от условий может считаться как протяженным, так и точечным.
Так, когда мы находимся в кухне, то лампа дневного света (трубка длиной 0,5—1 м), которая ее освещает, является для нас протяженным источником света. Если же мы попробуем посмотреть на ту же лампу снаружи (например, из скверика напротив дома, с расстояния 100—150 м от источника света), то лампа будет представлять собой точечный источник.
Таким образом, к точечным источникам света можно отнести даже огромные звезды, которые по размеру намного больше, чем Солнце, — в том случае, если наблюдать их с Земли, с расстояния, которое в миллионы раз превышает размеры этих звезд.
Приемники света
Вы, наверное, уже догадались, что устройства, с помощью которых можно обнаружить световое излучение, называют приемниками света (рис. 3.6).
Естественными приемниками света являются глаза живых существ.
Получая с помощью этих приемников информацию, организм определенным образом реагирует на изменения в окружающей среде. Так, войдя из темноты в ярко освещенную комнату, мы, конечно, зажмурим глаза, а увидев ночью свет фар автомобиля поблизости, обязательно остановимся возле дороги.
Аналогичную глазам функцию выполняют искусственные приемники света. Так, фотоэлектрическими приемниками света — фотодиодами — оборудованы, например, турникеты для прохождения пассажиров в метро, на вокзалах и т. п. Искусственные фотохимические приемники — это фото- и кинопленка, фотобумага.
Предлагаем вам самим ответить на вопрос о пользе таких фотохимических приемников.
Итоги:
Физические тела, атомы и молекулы которых излучают свет, называют источниками света.
Источники света бывают: тепловые и люминесцентные; естественные и искусственные; точечные и протяженные. Например, полярное сияние — естественный, протяженный для наблюдателя на Земле, люминесцентный источник света.
Устройства, с помощью которых можно обнаружить световое излучение, называют приемниками света. Органы зрения живых существ — естественные приемники света.
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.
Световые явления в физике, их примеры и краткая терминология
Содержание:
Оптика – раздел физики, изучающий свет, световые явления – процессы, связанные с распространением электромагнитных волн видимого для человека частотного диапазона. Наш глаз воспринимает свет с длиной волны 400-760 ± 20 нм. Рассмотрим распространённые световые явления, примеры таких в природе, быту. Кратко объясним причины их возникновения.
Что собой представляют световые явления в физике
Процессы, связанные с распространением видимого света в вакууме или веществе (газ, прозрачная для света материя, например, стекло), относятся к световым. Карандаш, который кажется сломанным после опускания в стакан, наполовину заполненный водой; увеличивающиеся и искажающиеся лица при взгляде в кривые зеркала; образовавшаяся радуга – явления, досконально изученные оптикой. Ниже – примеры распространённых световых явлений в физике.
Трава зелёная, потому что в ней есть вещество хлорофилл, которое из видимого спектра поглощает все электромагнитные волны, кроме зелёных. Отражаясь, они становятся восприимчивы человеческим зрением.
Второй аспект – спектральный состав лучей, освещающих объект. Смотрели на привычный мир через цветовые фильтры или разноцветные стёкла? Цвет окружающих вещей изменяется. Под лучами солнца трава зелёная. Если её осветить жёлтым цветом, она потемнеет: жёлтый свет растением поглотится, а зелёного, который отразится и попадёт на сетчатку глаза, в световом потоке нет.
Тень и полутень, прямолинейность распространения
В прозрачной однородной среде траектория распространения световых лучей – идеально ровная прямая. Явление объясняет понятие тени, полутени, затмения. Если источник имеет крохотные габариты по отношению к расстоянию от него до освещаемого тела, последнее отбрасывает тень. Крупные источники света или расположенные вблизи с предметом создают тень и полутень.
Преломление и отражение
Преломление световых лучей возникает при переходе света между средами, где свет распространяется с разной скоростью. Отражение – способ взаимодействия электромагнитных волн со средой, вследствие которого волновой фронт отражается в среду, откуда пришёл.
Приборы для управления светом
Линзы – одни из первых оптических приборов, применяющихся для сбора, рассеивания, перенаправления световых пучков. Плоские и кривые зеркала (гиперболические, параболические) – отполированные поверхности с коэффициентом отражения
90%. Отражают находящиеся перед ними предметы.
Примеры световых явлений в природе
Кроме искусственных в природе полно естественных световых явлений. Они возникают в космосе, атмосфере планеты. Свет излучают и отражают даже живые организмы.
Многие животные излучают видимый для человеческого глаза свет: светлячки, биолюминесцентные бактерии, медузы, рыба-фонарик, сверкающие кальмары.
Явление возникает благодаря биолюминесценции – самостоятельному или возникающему вследствие деятельности симбионтов.
Что такое оптические явления физика 7 класс
В настоящее время можно указать три основные источника энергии на Земле: излучение Солнца, внутренняя теплота Земли (геотермальная энергия) и внутриядерная энергия.
Вряд ли есть более важное явление в природе, чем излучение Солнца. Термоядерные процессы, происходящие внутри Солнца, раскаляют его поверхность примерно до 6000° К. Солнце — главный источник энергии, которой пользуется человек на Земле. Оно и светит нам и греет нас. Это его лучи вызывают круговорот воды и воздуха в природе. Грозные ураганы и нежное дуновение «зефира», зной Сахары и стужа Верхоянска, сияние дня и мрак ночи связаны с излучением Солнца.
Это его энергия, конденсированная в угле и нефти, согревает нас зимой, вращает колеса машин, плавит металл, варит пищу, светит за письменным столом и возит нас в автомобилях и самолетах.
Это оно освещает листья растений, приводя в действие зерна хлорофила, творящие органическую массу растений, которая в свою очередь служит пищей животным и человеку.
Огромную роль в жизни человека играет огонь — теплота и свет, излучаемые им. Природа излучения Солнца и огня одинаковы. Это температурное излучение. В чем же оно состоит? Что такое свет? Вопрос, что такое свет, волновал человечество с древних времен.
Мнения ученых разделились: одни считали, что свет — это поток частиц, корпускул, другие — что это волновой процесс. Творцом и защитником корпускулярной теории принято считать Исаака Ньютона (1642—1727). Однако уже Ньютону были известны явления дифракции, интерференции и поляризации света, которые нельзя объяснить иначе как с волновой точки зрения. Одно из этих явлений — кольца Ньютона—было открыто им самим. Ньютон пытался примирить волновую и корпускулярную точки зрения.
Основателем волновой теории света является голландский ученый Христиан Гюйгенс (1629—1695). Он считал, что свет — это механические волны, распространяющиеся в некой особой предполагаемой среде, обладающей малой плотностью и большой упругостью, названной мировым эфиром.
Известный русский ученый М. В. Ломоносов (1711 — 1765) был последователем волновой теории света. В конце XVIII и начале XIX в., после того как в результате работ Т. Юнга (1773-1829), О. Френеля (1788-1827) и других на основе волновой теории были объяснены все известные в то время оптические явления — интерференция, дифракция и поляризация света, была измерена длина волны света, восторжествовала волновая теория, а корпускулярная была забыта почти на столетие.
Во второй половине XIX в., после того как были открыты электромагнитные волны, стало ясно, что свет, если он и имеет волновую природу, то это волны не механические, а электромагнитные. Свет распространяется с той же скоростью, что и электромагнитные волны, преломляется, отражается, так же как и электромагнитные волны.
Не успела развиться электромагнитная теория света, как она встретилась с рядом непреодолимых трудностей.
На рубеже XX в. (в 1900 г.) Макс Планк (1858— 1947), анализируя явление излучения абсолютно черного тела, пришел к квантовой теории света, согласно которой свет излучается, распространяется и поглощается частицами (фотонами), обладающими квантами (порциями) энергии
На основе квантовой теории было объяснено много непонятных до того явлений, в частности явление фотоэффекта, открытое в 1888 г. А. Г. Столетовым (1839— 1896), излучение света и др.
Так что же такое свет?
В некоторых явлениях он ведет себя как волны, в других как частицы.
Уже в самом уравнении
видна двойственность его природы. В этом уравнении отдельные, обособленные порции энергии связаны с некоторым волновым процессом, характеризуемым длиной волны и частотой.
В 1924 г. стало известно, что не только свет, но частицы (электроны, протоны, молекулы и т. п.) обладают волновыми свойствами.
С этого же времени стали считать, что свет тоже обладает двойственной корпускулярно-волновой природой. Он одновременно и частица и волна. В одних условиях на первый план выступают волновые, в других—корпускулярные свойства света.
В тридцатых годах двадцатого столетия зародилась, а затем стада развиваться новая наука — квантовая механика, соединившая математически воедино противоречивые свойства волн и частиц. Квантовая механика является основой не только современной теории света, но и элементарных частиц и целого ряда других явлений г.
Электромагнитная волна, сопровождающая фотон, представляет собой процесс распространения периодических изменений (колебаний) векторов напряженности электрического и магнитного полей. Эти векторы в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и направлению распространения и колеблются без сдвига фаз. Таким образом, световая волна является волной поперечной.
Ниже приведена полная шкала электромагнитных волн, обладающих различными физическими свойствами.
В некоторых случаях для выяснения явлений не важна природа света, достаточно знать его основные свойства, полученные из. опыта: прямолинейность распространения в однородной среде, законы отражения и преломления. Отдел оптики, занимающийся изучением законов распространения света в средах и явлениями, происходящими на границе сред, называют лучевой или геометрической оптикой. Геометрическая оптика рассматривает световой поток как совокупность отдельных независимых световых лучей, каждый из которых подчиняется законам отражения и преломления.