Seseorang terus-menerus menemukan fenomena cahaya. Segala sesuatu yang berhubungan dengan munculnya cahaya, propagasi dan interaksinya dengan materi, disebut fenomena cahaya. Contoh nyata dari fenomena optik dapat berupa: pelangi setelah hujan, kilat saat badai petir, kerlap-kerlip bintang di langit malam, permainan cahaya dalam aliran air, variabilitas laut dan langit, dan banyak lainnya.

Anak-anak sekolah menerima penjelasan ilmiah tentang fenomena fisik dan contoh optik di kelas 7 ketika mereka mulai belajar fisika. Bagi banyak orang, optik akan menjadi bagian yang paling menarik dan misterius dalam kurikulum fisika sekolah.

Apa yang dilihat orang itu?

Mata manusia dirancang sedemikian rupa sehingga ia hanya bisa melihat warna pelangi. Hari ini sudah diketahui bahwa spektrum pelangi tidak terbatas pada warna merah di satu sisi dan ungu di sisi lain. Merah diikuti oleh inframerah, dan ungu diikuti oleh ultraviolet. Banyak hewan dan serangga yang bisa melihat warna ini, tapi sayangnya manusia tidak bisa. Tetapi di sisi lain, seseorang dapat membuat perangkat yang menerima dan memancarkan gelombang cahaya dengan panjang yang sesuai.

pembiasan sinar

Cahaya tampak adalah pelangi warna, dan cahaya putih, seperti sinar matahari, adalah kombinasi sederhana dari warna-warna ini. Jika Anda menempatkan prisma di seberkas cahaya putih terang, prisma itu akan pecah menjadi warna atau gelombang dengan panjang yang berbeda. Pertama datang merah dengan panjang gelombang terpanjang, kemudian oranye, kuning, hijau, biru, dan akhirnya ungu, yang memiliki panjang gelombang terpendek dalam cahaya tampak.

Jika Anda mengambil prisma lain untuk menangkap cahaya pelangi dan membalikkannya, itu akan menggabungkan semua warna menjadi putih. Ada banyak contoh fenomena optik dalam fisika, mari kita pertimbangkan beberapa di antaranya.

Mengapa langit berwarna biru?

Orang tua muda sering kali dibingungkan oleh pertanyaan yang paling sederhana, sekilas, tentang alasan kecil mereka. Terkadang mereka adalah yang paling sulit untuk dijawab. Hampir semua contoh fenomena optik di alam dapat dijelaskan dengan ilmu pengetahuan modern.

Sinar matahari yang menyinari langit pada siang hari berwarna putih, yang berarti secara teoritis langit juga harus berwarna putih cerah. Agar terlihat biru, beberapa proses dengan cahaya diperlukan pada saat melewati atmosfer bumi. Inilah yang terjadi: sebagian cahaya melewati ruang bebas di antara molekul-molekul gas di atmosfer, mencapai permukaan bumi dan tetap berwarna putih seperti di awal perjalanan. Tetapi sinar matahari mengenai molekul gas, yang, seperti oksigen, diserap dan kemudian tersebar ke segala arah.

Atom-atom dalam molekul gas diaktifkan oleh cahaya yang diserap dan sekali lagi memancarkan foton cahaya dalam panjang gelombang yang berbeda, dari merah ke ungu. Jadi, sebagian cahaya masuk ke bumi, sisanya kembali ke matahari. Kecerahan cahaya yang dipancarkan tergantung pada warnanya. Delapan foton cahaya biru dilepaskan untuk setiap foton merah. Oleh karena itu, cahaya biru delapan kali lebih terang dari merah. Cahaya biru yang intens dipancarkan dari segala arah dari miliaran molekul gas dan mencapai mata kita.

lengkungan warna-warni

Dahulu kala, orang mengira pelangi adalah tanda yang dikirimkan oleh para dewa kepada mereka. Memang, pita warna-warni yang indah selalu muncul di langit entah dari mana, dan kemudian menghilang secara misterius. Hari ini kita tahu bahwa pelangi adalah salah satu contoh fenomena optik dalam fisika, tetapi kita tidak berhenti mengaguminya setiap kali kita melihatnya di langit. Hal yang menarik adalah bahwa setiap pengamat melihat pelangi yang berbeda, yang diciptakan oleh sinar cahaya yang datang dari belakangnya dan dari tetesan air hujan di depannya.

Pelangi terbuat dari apa?

Resep untuk fenomena optik di alam ini sederhana: tetesan air di udara, cahaya, dan pengamat. Tapi itu tidak cukup bagi matahari untuk muncul saat hujan. Itu harus rendah, dan pengamat harus berdiri sehingga matahari berada di belakangnya, dan melihat ke tempat di mana hujan atau baru saja hujan.

Sinar matahari yang datang dari angkasa yang jauh menyusul tetesan air hujan. Bertindak seperti prisma, rintik hujan membiaskan setiap warna yang tersembunyi dalam cahaya putih. Jadi, ketika seberkas sinar putih melewati rintik hujan, tiba-tiba ia terbelah menjadi sinar warna-warni yang indah. Di dalam tetesan, mereka menabrak dinding bagian dalam tetesan, yang bertindak seperti cermin, dan sinar dipantulkan ke arah yang sama dari mana mereka memasuki tetesan.

Hasil akhirnya adalah pelangi warna yang melengkung di langit - cahaya dibelokkan dan dipantulkan oleh jutaan tetesan hujan kecil. Mereka dapat bertindak seperti prisma kecil, memecah cahaya putih menjadi spektrum warna. Tapi hujan tidak selalu diperlukan untuk melihat pelangi. Cahaya juga dapat dibiaskan oleh kabut atau asap dari laut.

Apa warna airnya?

Jawabannya jelas - air memiliki warna biru. Jika Anda menuangkan air murni ke dalam gelas, semua orang akan melihat transparansinya. Ini karena terlalu sedikit air di dalam gelas dan warnanya terlalu pucat untuk dilihat.

Saat mengisi wadah kaca besar, Anda dapat melihat warna biru alami air. Warnanya tergantung pada bagaimana molekul air menyerap atau memantulkan cahaya. Cahaya putih terdiri dari pelangi warna, dan molekul air menyerap sebagian besar warna merah hingga hijau yang melewatinya. Dan bagian biru dipantulkan kembali. Jadi kita melihat biru.

Matahari terbit dan terbenam

Ini juga merupakan contoh fenomena optik yang diamati seseorang setiap hari. Ketika matahari terbit dan terbenam, ia mengarahkan sinarnya pada sudut ke tempat pengamat berada. Mereka memiliki jalur yang lebih panjang daripada saat matahari berada di puncaknya.

Lapisan udara di atas permukaan bumi sering mengandung banyak debu atau partikel kelembaban mikroskopis. Sinar matahari melewati sudut ke permukaan dan disaring. Sinar merah memiliki panjang gelombang radiasi terpanjang dan oleh karena itu membuat jalan mereka ke tanah lebih mudah daripada sinar biru, yang memiliki gelombang pendek yang dipukuli oleh partikel debu dan air. Oleh karena itu, pada waktu fajar pagi dan sore hari, seseorang hanya mengamati sebagian dari sinar matahari yang sampai ke bumi, yaitu yang berwarna merah.

pertunjukan cahaya planet

Aurora khas adalah aurora multi-warna di langit malam yang dapat diamati setiap malam di Kutub Utara. Bergeser dalam bentuk yang aneh, garis-garis besar cahaya biru-hijau berbintik-bintik oranye dan merah terkadang mencapai lebih dari 160 km lebarnya dan dapat membentang sepanjang 1.600 km.

Bagaimana menjelaskan fenomena optik ini, yang merupakan pemandangan yang menakjubkan? Aurora muncul di Bumi, tetapi itu disebabkan oleh proses yang terjadi di Matahari yang jauh.

Bagaimana semuanya berjalan?

Matahari adalah bola gas yang sangat besar, terutama terdiri dari atom hidrogen dan helium. Mereka semua memiliki proton dengan muatan positif dan elektron dengan muatan negatif yang berputar di sekitar mereka. Lingkaran gas panas terus menyebar ke luar angkasa dalam bentuk angin matahari. Jumlah proton dan elektron yang tak terhitung banyaknya ini melaju dengan kecepatan 1000 km per detik.

Ketika partikel angin matahari mencapai Bumi, mereka tertarik oleh medan magnet planet yang kuat. Bumi adalah magnet raksasa dengan garis-garis magnet yang bertemu di Kutub Utara dan Selatan. Partikel yang tertarik mengalir di sepanjang garis tak kasat mata di dekat kutub dan bertabrakan dengan atom nitrogen dan oksigen yang membentuk atmosfer bumi.

Beberapa atom bumi kehilangan elektronnya, yang lain diisi dengan energi baru. Setelah bertabrakan dengan proton dan elektron Matahari, mereka mengeluarkan foton cahaya. Misalnya, nitrogen yang kehilangan elektron menarik cahaya ungu dan biru, sedangkan nitrogen bermuatan bersinar merah tua. Diisi oksigen mengeluarkan lampu hijau dan merah. Dengan demikian, partikel bermuatan menyebabkan udara berkilau dengan banyak warna. Ini adalah aurora borealis.

fatamorgana

Harus segera ditentukan bahwa fatamorgana bukanlah isapan jempol dari imajinasi manusia, mereka bahkan dapat difoto, mereka adalah contoh yang hampir mistis dari fenomena fisik optik.

Ada banyak bukti pengamatan fatamorgana, tetapi sains dapat memberikan penjelasan ilmiah untuk keajaiban ini. Mereka bisa sesederhana sepetak air di tengah pasir panas, atau mereka bisa sangat kompleks, membangun visi kastil atau fregat berpilar. Semua contoh fenomena optik ini diciptakan oleh permainan cahaya dan udara.

Gelombang cahaya menekuk saat melewati udara hangat, lalu dingin. Udara panas lebih langka daripada udara dingin, sehingga molekulnya lebih aktif dan menyimpang pada jarak yang lebih jauh. Ketika suhu menurun, pergerakan molekul juga berkurang.

Penglihatan yang terlihat melalui lensa atmosfer bumi dapat sangat berubah, terkompresi, meluas, atau terbalik. Ini karena sinar cahaya dibelokkan saat melewati udara hangat dan kemudian dingin, dan sebaliknya. Dan gambar-gambar yang dibawa oleh aliran cahaya, misalnya, langit, dapat dipantulkan di atas pasir panas dan tampak seperti sepotong air, yang selalu menjauh ketika didekati.

Paling sering, fatamorgana dapat diamati pada jarak yang sangat jauh: di gurun, laut dan samudera, di mana lapisan udara panas dan dingin dengan kepadatan berbeda dapat ditemukan secara bersamaan. Ini adalah perjalanan melalui lapisan suhu yang berbeda yang dapat memutar gelombang cahaya dan berakhir dengan penglihatan yang merupakan refleksi dari sesuatu dan disajikan oleh fantasi sebagai fenomena nyata.

Lingkaran cahaya

Untuk sebagian besar ilusi optik yang dapat dilihat dengan mata telanjang, penjelasannya adalah pembiasan sinar matahari di atmosfer. Salah satu contoh fenomena optik yang paling tidak biasa adalah halo matahari. Pada dasarnya, halo adalah pelangi yang mengelilingi matahari. Namun, itu berbeda dari pelangi biasa baik dalam penampilan maupun sifatnya.

Fenomena ini memiliki banyak varietas, yang masing-masing indah dengan caranya sendiri. Tetapi untuk terjadinya segala jenis ilusi optik ini, diperlukan kondisi tertentu.

Halo terjadi di langit ketika beberapa faktor bertepatan. Paling sering dapat dilihat dalam cuaca dingin dengan kelembaban tinggi. Pada saat yang sama, ada sejumlah besar kristal es di udara. Menerobos mereka, sinar matahari dibiaskan sedemikian rupa sehingga membentuk busur di sekitar Matahari.

Dan meskipun 3 contoh terakhir dari fenomena optik mudah dijelaskan oleh ilmu pengetahuan modern, bagi pengamat biasa mereka sering tetap mistis dan misteri.

Setelah mempertimbangkan contoh utama fenomena optik, dapat diasumsikan dengan aman bahwa banyak dari mereka dijelaskan oleh sains modern, terlepas dari mistisisme dan misterinya. Namun di depan para ilmuwan masih banyak penemuan, petunjuk tentang fenomena misterius yang terjadi di planet Bumi dan sekitarnya.

Fenomena listrik dan optik di atmosfer. fenomena atmosfer. Fenomena listrik dan optik di atmosfer adalah fenomena atmosfer yang menakjubkan dan terkadang berbahaya.

Fenomena listrik di atmosfer.

3. Fenomena kelistrikan adalah manifestasi dari listrik atmosfer (badai petir, kilat, aurora).

Badai Petir - pelepasan listrik kuat yang terjadi di atmosfer. Disertai angin kencang, hujan deras, kilatan cahaya terang (petir), dan efek suara keras (guntur). Gemuruh guntur dapat terdengar pada jarak hingga dua puluh kilometer. Penyebabnya adalah awan cumulonimbus. Pelepasan listrik dapat terjadi di antara awan, di dalam awan itu sendiri, di antara awan dan permukaan bumi. Badai petir dapat terjadi secara frontal selama pergerakan massa udara atau intramassa yang dingin atau hangat. Badai petir intramassa terbentuk ketika udara dipanaskan secara lokal. Badai petir merupakan fenomena alam yang sangat berbahaya bagi manusia. Dari segi jumlah korban jiwa, badai petir menempati urutan kedua setelah banjir. Ilmuwan yang penasaran telah menentukan bahwa satu setengah ribu badai petir terjadi secara bersamaan di Bumi. Empat puluh enam sambaran petir setiap detik! Hanya di kutub dan di daerah kutub tidak ada badai petir.

zarnitsa Ini adalah fenomena cahaya di mana awan atau cakrawala diterangi oleh petir untuk waktu yang singkat. Petir itu sendiri tidak diamati. Alasannya adalah badai petir yang luas (pada jarak lebih dari dua puluh kilometer). Guntur saat kilat tidak terdengar.

Lampu Kutub- cahaya multi-warna dari langit malam di lintang tinggi. Alasannya adalah fluktuasi signifikan dari medan magnet bumi. Ini melepaskan sejumlah besar energi. Durasi fenomena ini bisa dari beberapa menit hingga beberapa hari.

Fenomena optik di atmosfer.

4. Fenomena optik adalah hasil difraksi (pembiasan) cahaya dari Matahari atau Bulan (fatamorgana, pelangi, halo).

Fatamorgana adalah penampakan gambar imajiner dari objek yang benar-benar ada. Biasanya objek imajiner muncul terbalik atau sangat terdistorsi. Alasannya adalah kelengkungan sinar cahaya karena ketidakhomogenan optik udara. Heterogenitas atmosfer muncul ketika udara dipanaskan secara tidak merata pada ketinggian yang berbeda.

Pelangi- busur multi-warna besar dengan latar belakang awan hujan. Bagian luar pelangi berwarna merah dan bagian dalam berwarna ungu. Seringkali, pelangi sekunder muncul di bagian luar pelangi, di mana pergantian warna terbalik. Alasan terjadinya adalah pembiasan dan refleksi sinar cahaya dalam tetesan uap air. Pelangi hanya bisa dilihat saat matahari sudah rendah di ufuk.

Lingkaran cahaya- busur kemerahan terang, lingkaran, bintik-bintik yang muncul di sekitar Matahari atau Bulan. Penyebab terjadinya adalah pembiasan dan pemantulan sinar cahaya dari kristal es di awan cirrostratus.

5. Fenomena atmosfer yang tidak terklasifikasi adalah semua fenomena yang sulit untuk dikaitkan dengan jenis lain (badai, tornado, angin puyuh, kabut).

squall itu adalah peningkatan angin yang tidak terduga dan tajam dalam satu atau dua menit. Kecepatan angin mencapai lebih dari 10 meter per detik. Alasannya adalah pergerakan massa udara naik dan turun. Badai tersebut disertai dengan badai petir, hujan lebat dan awan cumulonimbus.

Pusaran adalah gerakan rotasi dan translasi massa udara yang besar. Diameter pusaran bisa mencapai beberapa ribu kilometer. Angin puyuh atmosfer: topan, topan.

Angin topan atau tornado - pusaran yang sangat kuat, yang merupakan corong raksasa atau kolom awan. Diameter kolom seperti itu di atas air bisa mencapai 100 meter, dan di atas tanah hingga satu kilometer. Ketinggian puting beliung mencapai 10 kilometer.

Di dalam corong atau kolom, ketika udara berputar, zona udara yang dimurnikan terbentuk. Kecepatan pergerakan udara di corong belum ditentukan. Tidak ada pemberani seperti itu yang berani jatuh ke dalam corong dengan instrumen. Tornado menarik air, pasir, debu, dan benda-benda lain dan membawanya menempuh jarak yang cukup jauh. Rentang hidup tornado berkisar dari beberapa menit hingga satu setengah jam. Itu terbentuk di panas dan berasal dari awan cumulonimbus. Orang belum sepenuhnya menentukan mekanisme terjadinya tornado.

Atmosfer adalah berawan, medium optik tidak homogen. Fenomena optik adalah hasil dari pemantulan, pembiasan, dan difraksi sinar cahaya di atmosfer.

Tergantung pada penyebab terjadinya, semua fenomena optik dibagi menjadi empat kelompok:

1) fenomena yang disebabkan oleh hamburan cahaya di atmosfer (senja, fajar);

2) fenomena yang disebabkan oleh pembiasan sinar cahaya di atmosfer (pembiasan) - fatamorgana, kerlap-kerlip bintang, dll .;

3) fenomena yang disebabkan oleh pembiasan dan pemantulan sinar cahaya pada tetesan dan kristal awan (pelangi, halo);

4) fenomena yang disebabkan oleh difraksi cahaya di awan dan kabut - mahkota, gloria.

Debu disebabkan oleh hamburan sinar matahari di atmosfer. Twilight adalah masa peralihan dari siang ke malam (sore twilight) dan dari malam ke siang (morning twilight). Senja malam dimulai dari saat matahari terbenam dan sampai kegelapan total, senja pagi - sebaliknya.

Durasi senja ditentukan oleh sudut antara arah gerakan harian Matahari yang tampak dan cakrawala; jadi, durasi senja tergantung pada garis lintang geografis: semakin dekat ke khatulistiwa, semakin pendek senja.

Ada tiga periode senja:

1) senja sipil (perendaman Matahari di bawah cakrawala tidak melebihi 6 o) - cahaya;

2) navigasi (perendaman Matahari di bawah cakrawala hingga 12 o) - kondisi visibilitas sangat memburuk;

3) astronomis (pencelupan Matahari di bawah cakrawala hingga 18 o) - sudah gelap di dekat permukaan bumi, tetapi fajar masih terlihat di langit.

Fajar - serangkaian fenomena cahaya berwarna-warni di atmosfer, diamati sebelum matahari terbit atau terbenam. Variasi warna fajar tergantung pada posisi Matahari relatif terhadap cakrawala dan pada keadaan atmosfer.

Warna cakrawala ditentukan oleh sinar matahari yang terlihat tersebar. Dalam atmosfer yang bersih dan kering, hamburan cahaya terjadi menurut hukum Rayleigh. Sinar biru menyebar sekitar 16 kali lebih banyak daripada sinar merah, sehingga warna langit (hamburan sinar matahari) adalah biru (biru), dan warna Matahari dan sinarnya di dekat cakrawala berwarna merah, karena. Dalam hal ini, cahaya menempuh jalur yang lebih panjang di atmosfer.

Partikel besar di atmosfer (tetesan, partikel debu, dll.) menyebarkan cahaya secara netral, sehingga awan dan kabut berwarna putih. Dengan kelembaban tinggi, debu, seluruh langit menjadi tidak biru, tetapi keputihan. Oleh karena itu, dengan tingkat kebiruan langit, seseorang dapat menilai kemurnian udara dan sifat massa udara.

pembiasan atmosfer - fenomena atmosfer yang terkait dengan pembiasan sinar cahaya. Pembiasan disebabkan oleh: bintang berkelap-kelip, perataan piringan Matahari dan Bulan yang terlihat di dekat cakrawala, peningkatan panjang hari beberapa menit, serta fatamorgana. Fatamorgana adalah gambar imajiner yang terlihat di cakrawala, di atas cakrawala atau di bawah cakrawala, karena pelanggaran tajam kepadatan lapisan udara. Ada fatamorgana inferior, superior, lateral. Fatamorgana bergerak - "Fata Morgana" jarang diamati.

Pelangi - ini adalah busur cahaya, dicat dalam semua warna spektrum, dengan latar belakang awan yang diterangi oleh Matahari, dari mana tetesan hujan jatuh. Tepi luar busur berwarna merah, tepi bagian dalam berwarna ungu. Jika Matahari rendah di cakrawala, maka kita hanya melihat setengah dari lingkaran. Ketika Matahari tinggi, busur menjadi lebih kecil, karena. pusat lingkaran jatuh di bawah cakrawala. Pada ketinggian Matahari lebih besar dari 42 tentang pelangi tidak terlihat. Dari pesawat terbang, Anda dapat mengamati pelangi hampir satu lingkaran penuh.

Pelangi terbentuk dari pembiasan dan pemantulan sinar matahari pada titik-titik air. Kecerahan dan lebar pelangi tergantung pada ukuran tetesan. Tetesan besar memberikan pelangi yang lebih kecil tetapi lebih cerah. Dengan tetes kecil, hampir putih.

Lingkaran cahaya - ini adalah lingkaran atau busur di sekitar Matahari dan Bulan, yang muncul di awan es tingkat atas (paling sering di cirrostratus).

mahkota - Ringan, cincin berwarna sedikit di sekitar Matahari dan Bulan, muncul di awan air dan es di tingkat atas dan tengah, karena difraksi cahaya.

Di sekolah, kelas 6 mempelajari topik "Fenomena optik di atmosfer". Namun, itu menarik tidak hanya untuk pikiran ingin tahu seorang anak. di atmosfer, di satu sisi, mereka menggabungkan pelangi, perubahan warna langit saat matahari terbit dan terbenam, yang telah dilihat oleh semua orang lebih dari sekali. Di sisi lain, mereka termasuk fatamorgana misterius, Bulan dan Matahari palsu, lingkaran cahaya yang mengesankan yang di masa lalu menakutkan orang. Mekanisme pembentukan beberapa dari mereka masih belum jelas bahkan sampai hari ini, namun, prinsip umum di mana fenomena optik "hidup" di alam telah dipelajari dengan baik oleh fisika modern.

cangkang udara

Atmosfer bumi adalah cangkang yang terdiri dari campuran gas dan memanjang sekitar 100 km di atas permukaan laut. Kepadatan lapisan udara berubah dengan jarak dari bumi: nilai tertinggi ada di permukaan planet, berkurang dengan ketinggian. Atmosfer tidak bisa disebut formasi statis. Lapisan selubung gas terus bergerak dan bercampur. Karakteristik mereka berubah: suhu, kepadatan, kecepatan gerakan, transparansi. Semua nuansa ini memengaruhi sinar matahari yang bergegas ke permukaan planet ini.

Sistem optik

Proses yang terjadi di atmosfer, serta komposisinya, berkontribusi pada penyerapan, pembiasan, dan pemantulan sinar cahaya. Beberapa dari mereka mencapai target - permukaan bumi, yang lain tersebar atau diarahkan kembali ke luar angkasa. Akibat kelengkungan dan peluruhan sebagian sinar menjadi spektrum, dan seterusnya, berbagai fenomena optik terbentuk di atmosfer.

optik atmosfer

Pada saat sains masih dalam masa pertumbuhan, orang menjelaskan fenomena optik berdasarkan gagasan yang berlaku tentang struktur alam semesta. Pelangi menghubungkan dunia manusia dengan yang ilahi, kemunculan dua Matahari palsu di langit bersaksi tentang malapetaka yang mendekat. Saat ini, sebagian besar fenomena yang menakutkan nenek moyang kita telah mendapat penjelasan ilmiah. Optik atmosfer terlibat dalam studi tentang fenomena semacam itu. Ilmu ini menjelaskan fenomena optik di atmosfer berdasarkan hukum fisika. Dia mampu menjelaskan, pada siang hari, dan saat matahari terbenam dan fajar, itu berubah warna, bagaimana pelangi terbentuk dan dari mana fatamorgana berasal. Banyak penelitian dan eksperimen saat ini memungkinkan untuk memahami fenomena optik seperti itu di alam seperti penampakan salib bercahaya, Fata Morgana, lingkaran cahaya warna-warni.

Langit biru

Warna langit begitu akrab sehingga kita jarang bertanya-tanya mengapa demikian. Namun demikian, fisikawan tahu jawabannya dengan baik. Newton membuktikan bahwa, dalam kondisi tertentu, ia terurai menjadi spektrum. Saat melewati atmosfer, bagian yang sesuai dengan warna biru tersebar lebih baik. Bagian merah dicirikan oleh panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih rendah daripada ungu dalam hal tingkat hamburan sebanyak 16 kali.

Pada saat yang sama, kita melihat langit bukan ungu, tetapi biru. Alasannya terletak pada kekhasan struktur retina dan rasio bagian-bagian spektrum di bawah sinar matahari. Mata kita lebih sensitif terhadap warna biru, dan bagian ungu dari spektrum bintang kurang intens dibandingkan warna biru.

matahari terbenam merah

Ketika orang mengetahuinya, fenomena optik tidak lagi menjadi bukti atau pertanda peristiwa mengerikan bagi mereka. Namun, pendekatan ilmiah tidak mengganggu penerimaan dari matahari terbenam yang berwarna-warni dan fajar yang lembut. Merah dan jingga cerah, bersama dengan merah muda dan biru, secara bertahap memberi jalan pada kegelapan malam atau cahaya pagi. Tidak mungkin untuk mengamati dua matahari terbit atau terbenam yang identik. Dan alasannya terletak pada mobilitas lapisan atmosfer yang sama dan kondisi cuaca yang berubah.

Selama matahari terbenam dan matahari terbit, sinar matahari menempuh jalur yang lebih panjang ke permukaan daripada siang hari. Akibatnya, ungu, biru dan hijau yang menyebar ke samping, dan cahaya langsung berubah menjadi merah dan oranye. Awan, debu, atau partikel es yang melayang di udara berkontribusi pada gambaran matahari terbenam dan fajar. Cahaya dibiaskan saat melewatinya, dan mewarnai langit dalam berbagai warna. Di bagian cakrawala yang berlawanan dari Matahari, orang sering dapat mengamati apa yang disebut Sabuk Venus - pita merah muda yang memisahkan langit malam yang gelap dan langit siang yang biru. Fenomena optik yang indah, dinamai dewi cinta Romawi, terlihat sebelum fajar dan setelah matahari terbenam.

jembatan Pelangi

Mungkin tidak ada fenomena cahaya lain di atmosfer yang membangkitkan begitu banyak plot mitologis dan gambar dongeng seperti yang terkait dengan pelangi. Busur atau lingkaran, yang terdiri dari tujuh warna, diketahui semua orang sejak kecil. Fenomena atmosfer indah yang terjadi saat hujan, ketika sinar matahari melewati tetesan, memesona bahkan mereka yang telah mempelajari sifatnya secara menyeluruh.

Dan fisika pelangi hari ini bukanlah rahasia bagi siapa pun. Sinar matahari, yang dibiaskan oleh tetesan hujan atau kabut, terbelah. Akibatnya, pengamat melihat tujuh warna spektrum, dari merah hingga ungu. Tidak mungkin untuk menentukan batas di antara mereka. Warna-warna berbaur dengan mulus satu sama lain melalui beberapa corak.

Saat mengamati pelangi, matahari selalu berada di belakang punggung orang tersebut. Pusat senyum Irida (sebagaimana orang Yunani kuno menyebut pelangi) terletak pada garis yang melewati pengamat dan siang hari. Pelangi biasanya muncul sebagai setengah lingkaran. Ukuran dan bentuknya tergantung pada posisi Matahari dan titik di mana pengamat berada. Semakin tinggi termasyhur di atas cakrawala, semakin rendah lingkaran kemungkinan munculnya pelangi. Ketika Matahari melewati 42º di atas cakrawala, seorang pengamat di permukaan bumi tidak dapat melihat pelangi. Semakin tinggi di atas permukaan laut seseorang yang ingin mengagumi senyum Irida berada, semakin besar kemungkinan dia tidak akan melihat busur, tetapi lingkaran.

Pelangi ganda, sempit dan lebar

Seringkali, bersama dengan yang utama, Anda dapat melihat apa yang disebut pelangi sekunder. Jika yang pertama terbentuk sebagai hasil pemantulan tunggal cahaya, maka yang kedua adalah hasil pemantulan ganda. Selain itu, pelangi utama dibedakan oleh urutan warna tertentu: merah terletak di luar, dan ungu di dalam, yang lebih dekat ke permukaan bumi. Sisi "jembatan" adalah spektrum yang dibalik secara berurutan: ungu berada di atas. Hal ini terjadi karena sinar keluar pada sudut yang berbeda selama refleksi ganda dari tetesan hujan.

Pelangi bervariasi dalam intensitas dan lebar warna. Yang paling terang dan agak sempit muncul setelah badai musim panas. Tetesan besar, karakteristik hujan seperti itu, memunculkan pelangi yang sangat terlihat dengan warna berbeda. Tetesan kecil memberikan pelangi yang lebih buram dan kurang terlihat.

Fenomena optik di atmosfer: aurora

Salah satu fenomena optik atmosfer yang paling indah adalah aurora. Ini adalah karakteristik dari semua planet dengan magnetosfer. Di Bumi, aurora diamati di garis lintang tinggi di kedua belahan bumi, di zona yang mengelilingi kutub magnet planet. Paling sering Anda dapat melihat cahaya kehijauan atau biru-hijau, kadang-kadang dilengkapi dengan kilatan merah dan merah muda di sepanjang tepinya. Aurora borealis yang intens berbentuk seperti pita atau lipatan kain, berubah menjadi bintik-bintik saat memudar. Garis-garis setinggi beberapa ratus kilometer menonjol dengan baik di sepanjang tepi bawah melawan langit yang gelap. Batas atas aurora hilang di langit.

Fenomena optik yang indah di atmosfer ini masih menyimpan rahasia mereka dari orang-orang: mekanisme terjadinya jenis pendaran tertentu, penyebab keretakan yang terjadi selama kilatan tajam, belum sepenuhnya dipelajari. Namun, gambaran umum pembentukan aurora diketahui saat ini. Langit di atas kutub utara dan selatan dihiasi dengan cahaya merah muda kehijauan saat partikel bermuatan dari angin matahari bertabrakan dengan atom di atmosfer atas bumi. Yang terakhir, sebagai hasil dari interaksi, menerima energi tambahan dan memancarkannya dalam bentuk cahaya.

Lingkaran cahaya

Matahari dan bulan sering muncul di hadapan kita dikelilingi oleh cahaya yang menyerupai lingkaran cahaya. Halo ini adalah cincin yang sangat terlihat di sekitar sumber cahaya. Di atmosfer, paling sering terbentuk karena partikel es terkecil yang membentuk tinggi di atas Bumi. Tergantung pada bentuk dan ukuran kristal, karakteristik fenomena berubah. Seringkali halo berbentuk lingkaran pelangi sebagai hasil dari penguraian berkas cahaya menjadi spektrum.

Variasi yang menarik dari fenomena ini disebut parhelion. Sebagai hasil dari pembiasan cahaya dalam kristal es setinggi Matahari, dua titik terang terbentuk, menyerupai bintang siang hari. Dalam kronik sejarah orang dapat menemukan deskripsi dari fenomena ini. Di masa lalu, itu sering dianggap sebagai pertanda peristiwa hebat.

fatamorgana

Fatamorgana juga merupakan fenomena optik di atmosfer. Mereka muncul sebagai akibat dari pembiasan cahaya pada batas antara lapisan udara yang berbeda secara signifikan dalam kepadatan. Literatur menggambarkan banyak kasus ketika seorang musafir di padang pasir melihat oasis atau bahkan kota dan kastil yang tidak bisa berada di dekatnya. Paling sering ini adalah fatamorgana "lebih rendah". Mereka muncul di atas permukaan datar (gurun, aspal) dan mewakili bayangan langit yang dipantulkan, yang bagi pengamat tampak seperti reservoir.

Yang disebut fatamorgana superior kurang umum. Mereka terbentuk di atas permukaan yang dingin. Fatamorgana superior lurus dan terbalik, kadang-kadang mereka menggabungkan kedua posisi. Perwakilan paling terkenal dari fenomena optik ini adalah Fata Morgana. Ini adalah fatamorgana kompleks yang menggabungkan beberapa jenis refleksi sekaligus. Objek kehidupan nyata muncul di hadapan pengamat, berulang kali dipantulkan dan dicampur.

listrik atmosfer

Fenomena listrik dan optik di atmosfer sering disebutkan bersama, meskipun penyebabnya berbeda. Polarisasi awan dan pembentukan petir dikaitkan dengan proses yang terjadi di troposfer dan ionosfer. Pelepasan bunga api raksasa biasanya terbentuk selama badai petir. Petir terjadi di dalam awan dan dapat menyambar tanah. Mereka adalah ancaman bagi kehidupan manusia, dan ini adalah salah satu alasan minat ilmiah pada fenomena semacam itu. Beberapa sifat petir masih menjadi misteri bagi para peneliti. Saat ini, penyebab bola petir tidak diketahui. Seperti beberapa aspek teori aurora dan fatamorgana, fenomena listrik terus menarik minat para ilmuwan.

Fenomena optik di atmosfer, yang dijelaskan secara singkat dalam artikel, menjadi semakin dapat dipahami oleh fisikawan setiap hari. Pada saat yang sama, mereka, seperti kilat, tidak pernah berhenti memukau orang dengan keindahan, misteri, dan terkadang keagungan mereka.

Mundur ke depan

Perhatian! Pratinjau slide hanya untuk tujuan informasi dan mungkin tidak mewakili keseluruhan presentasi. Jika Anda tertarik dengan karya ini, silakan unduh versi lengkapnya.

Tujuan pelajaran: untuk membentuk gagasan tentang fenomena optik di atmosfer.

Hasil yang diharapkan: mahasiswa mengetahui/memahami dan menjelaskan bagaimana fenomena atmosfer terjadi akibat pemantulan sinar matahari; fenomena listrik.

Istilah dan konsep dasar: fenomena optik di atmosfer, pelangi, fatamorgana, halo, aurora, kilat, "Lampu St. Elmo".

Sumber daya:
– buku teks – hlm. 106–109;
– suplemen elektronik untuk buku teks;
– presentasi untuk pelajaran.

Peralatan:
- Proyektor;
- Layar;
- Komputer guru;
– Laptop di setiap meja;
– Kapal bergaya oriental;
- Cocok untuk Pak Tua Hottabych.

Selama kelas

- Apakah ada anak-anak, selimut,
Untuk menutupi seluruh bumi?
Untuk memiliki cukup untuk semua orang
Apakah itu tidak terlihat?
Jangan dilipat, jangan dibuka
Tidak merasa, tidak melihat?
Biarkan hujan dan cahaya lewat
Ada, tapi tidak?
- Apa selimut ini? (Atmosfer adalah selubung udara Bumi.)

Dan kami terus mempelajari topik "Atmosfer" dengan Anda. Pertama, saya akan mengajukan beberapa pertanyaan:

1. Terdiri dari apakah atmosfer bumi? (Campuran gas, tetesan kecil air dan kristal es, debu, jelaga, bahan organik.)

2. Dalam bentuk apa uap air terkandung di udara? (Uap air, tetesan air, dan kristal es.)

3. Atmosfer tidak homogen, apakah memiliki beberapa lapisan? (Tropo-strato-meso-thermo-exo-ionosphere.)

4. Di lapisan apa aurora muncul? (Ionosfir.)

- Lampu kutub, kilat, fatamorgana membuat orang takut di zaman kuno. Saat ini, para ilmuwan telah berhasil mengungkap rahasia fenomena misterius ini. Dan topik pelajaran kami adalah "Fenomena optik di atmosfer".

Dan kapal misterius apa yang ada di mejaku ini? Kamu tidak tahu? Mari kita lihat?

(Dia membuka bejana, asap keluar darinya, Hottabych tua muncul.)

– apchi! Salam, tuanku yang bijaksana! (Dkata-kata gang Hottabycha, dimainkan oleh salah satu siswa digarisbawahi.)
- Dari mana kamu berasal? Apakah Anda dari teater?
– Oh tidak, tuanku! Saya dari kapal ini!
– Jadi kamu..?
– Ya, aku yang perkasa dan dimuliakan di keempat negara dunia jin Gassan Abdurahman bin Hottab, yaitu putra Hottab!
- Hottabych?!
– Dan siapakah pemuda-pemuda cantik tersebut?
- TETAPI ini adalah siswa dari kelas "A" ke-6, dan sekarang kami memiliki pelajaran geografi.
– pelajaran geografi! Ketahuilah, hai yang paling cantik dari yang indah, bahwa Anda tidak pernah beruntung, karena saya kaya akan pengetahuan geografi. Saya akan mengajari Anda, dan Anda akan menjadi terkenal di antara siswa sekolah Anda dan di antara siswa semua sekolah di wilayah Anda!
– Kami sangat senang tentang ini, Hottabych sayang.
– Dan apa kotak hitam ajaib yang ada di depan Anda ini?
– Ini adalah komputer yang digunakan anak-anak saat ini untuk belajar geografi. Saya mengundang Anda, Hottabych sayang, untuk bekerja dengan kami hari ini. Dan saya akan meminta teman-teman untuk membuka layar pelajaran "Fenomena optik di Atmosfer. Bagaimana menurut Anda, apa itu fenomena optik? (cahaya, visual).
Hari ini kita akan berkenalan dengan beberapa fenomena optik, isi tabel yang ada di depan Anda. Nah, Hottabych kami yang terhormat akan memberi tahu kami bagaimana para ilmuwan kuno mewakili fenomena ini atau itu.

Jadi mari kita mulai!

Fenomena yang terkait dengan pantulan sinar matahari.

Pelangi - Hujan musim panas telah berlalu, dan matahari bersinar lagi. Dan seolah-olah dengan sihir, busur pelangi muncul di langit.

Saya tahu bahwa dewa Babel kuno menciptakan pelangi sebagai tanda bahwa dia memutuskan untuk menghentikan Air Bah.

Apa pendapat ilmuwan modern tentang ini?

Sinar matahari tampak putih bagi kita, tetapi sebenarnya terdiri dari 7 warna cahaya: merah, oranye, hijau, biru, nila, dan ungu. Melewati tetesan air, sinar matahari dibiaskan dan pecah menjadi warna yang berbeda. Itu sebabnya setelah hujan atau di dekat air terjun Anda bisa melihat pelangi. (buat entri dalam tabel).

– Banyak pelancong gurun menyaksikan fenomena atmosfer lainnya -fatamorgana.

Orang Mesir kuno percaya bahwa fatamorgana adalah hantu dari sebuah negara yang sudah tidak ada lagi.

(Anak-anak mempelajari bagian ini dalam aplikasi elektronik dan mengatakan versi modern)

Mengapa fatamorgana terjadi? Ini terjadi ketika udara panas di atas permukaan naik. Kepadatannya mulai meningkat. Udara pada suhu yang berbeda memiliki kerapatan yang berbeda, dan seberkas cahaya, melewati dari lapisan ke lapisan, akan menekuk, secara visual membawa objek lebih dekat. M. muncul di atas permukaan yang panas (gurun, aspal), atau, sebaliknya, di atas permukaan yang dingin (air).

Lingkaran cahaya . Dalam cuaca dingin, cincin yang diucapkan muncul di sekitar Matahari dan Bulan -Lingkaran cahaya.

“Artinya saat ini ada hari sabat para penyihir.

(Anak-anak mempelajari bagian ini dalam aplikasi elektronik dan mengatakan versi modern.)

Mereka terjadi ketika cahaya dipantulkan dalam kristal es awan cirrostratus. Mahkota - beberapa cincin bersarang satu sama lain (Catatan.)
Udara tidak menghantarkan listrik, tetapi dalam beberapa kasus ternyata hanya dipenuhi dengan listrik.

Fenomena yang berhubungan dengan listrik.

Lampu Kutub - Penduduk daerah kutub dapat mengagumi Cahaya Utara.

- E kemudian udara bercahaya sendiri keluar melalui lubang di bumi.

(Anak-anak mempelajari bagian ini dalam aplikasi elektronik dan mengatakan versi modern.)

Matahari mengirimkan aliran partikel bermuatan listrik ke Bumi, yang bertabrakan dengan partikel udara dan mulai bersinar.

Petir - "Sebuah panah api terbang, tidak ada yang akan menangkapnya - baik raja, maupun ratu, atau gadis cantik.

- Dewa Perun yang menyerang ular dengan senjata batunya.

(Anak-anak mempelajari bagian ini dalam aplikasi elektronik dan mengatakan versi modern.)

Pelepasan listrik yang terlihat antara awan, atau antara awan dan tanah. Petir Guntur. Udara dapat memanas di dalam petir hingga 30.000 gr. (Ini 5 kali lebih banyak daripada di permukaan Matahari.)

Jenis petir (linier dan bola), mengapa berbahaya? (Catatan.)

Fenomena lain yang terkait dengan pancaran listrik di atmosfer

"Api Saint Elmo".

Pelaut menganggapnya sebagai pertanda buruk.

(Anak-anak mempelajari bagian ini dalam aplikasi elektronik dan mengatakan versi modern.)

Hari ini kita berkenalan dengan beberapa fenomena yang tidak biasa di alam.

– Berkat Hottabych, kami belajar tentang pandangan orang dahulu tentang fenomena optik di atmosfer.

– Nah, saya menemukan bagaimana ilmuwan modern Anda menjelaskan banyak fenomena misterius.

(Jika ada waktu: Saya sarankan Anda menguji diri Anda dengan kuis.)

Hari ini Anda melakukan pekerjaan dengan baik, topik ini sangat kompleks, dan Anda akan mempelajarinya lebih dalam dalam pelajaran fisika di kelas 10-11.

D.Z. : Ikuti kuis untuk pelajaran ini.

Bagi mereka yang ingin: cari tahu dari sumber informasi tambahan apa yang tidak biasa atm. fenomena yang pernah terjadi di daerah Anda. Bagaimana mereka dijelaskan?