Untuk waktu yang lama, fatamorgana, sosok yang berkedip-kedip di udara, orang-orang yang khawatir dan ketakutan. Saat ini, para ilmuwan telah mengungkapkan banyak rahasia alam, termasuk fenomena optik. Mereka tidak terkejut dengan misteri alam, yang esensinya telah lama dipelajari. Di sekolah menengah sekarang, fenomena optik diajarkan dalam fisika di kelas 8, sehingga setiap siswa dapat memahami sifatnya.
Konsep dasar
Ilmuwan zaman kuno percaya bahwa mata manusia melihat dengan merasakan benda-benda dengan tentakel tertipis. Optik pada waktu itu adalah studi tentang penglihatan.
Pada Abad Pertengahan, optik mempelajari cahaya dan esensinya.
Saat ini, optik adalah bagian dari fisika yang mempelajari perambatan cahaya melalui berbagai media dan interaksinya dengan zat lain. Semua masalah yang berkaitan dengan penglihatan dipelajari oleh optik fisiologis.
Fenomena optik adalah manifestasi dari beragam tindakan yang dilakukan oleh sinar cahaya. Mereka dipelajari oleh optik atmosfer.
Proses yang tidak biasa di atmosfer
Planet Bumi dikelilingi oleh cangkang gas yang disebut atmosfer. Ketebalannya mencapai ratusan kilometer. Lebih dekat ke Bumi, atmosfer lebih padat, ke arahke atas jarang. Sifat fisik cangkang atmosfer terus berubah, lapisannya bercampur. Ubah suhu. Kepadatan, pergeseran transparansi.
Sinar cahaya dari Matahari dan benda langit lainnya menuju Bumi. Mereka melewati atmosfer bumi, yang berfungsi sebagai sistem optik khusus untuk mereka, mengubah karakteristiknya. Sinar cahaya memantul, menyebar, melewati atmosfer, menerangi bumi. Dalam kondisi tertentu, jalur sinar dibelokkan, sehingga berbagai fenomena terjadi. Fisikawan menganggap fenomena optik paling orisinal:
- matahari terbenam matahari;
- penampakan pelangi;
- lampu utara;
- fatamorgana;
- halo.
Mari kita lihat lebih dekat.
Halo mengelilingi Matahari
Kata "halo" dalam bahasa Yunani berarti "lingkaran". Fenomena optik apa yang mendasarinya?
Halo adalah proses pembiasan dan pemantulan sinar yang terjadi pada kristal awan tinggi di atmosfer. Fenomena itu tampak seperti sinar bercahaya di dekat Matahari, dibatasi oleh interval gelap. Halo biasanya terbentuk sebelum siklon dan mungkin menjadi pendahulunya.
Tetesan air membeku di udara dan mengambil bentuk prismatik yang benar dengan enam sisi. Semua orang akrab dengan es yang muncul di lapisan atmosfer yang lebih rendah. Di bagian atas, jarum es seperti itu jatuh bebas ke arah vertikal. Es kristal terapung berputar, turun ke tanah, sementara mereka memiliki susunan paralelhubungannya dengan bumi. Seseorang mengarahkan penglihatan melalui kristal, yang bertindak sebagai lensa dan membiaskan cahaya.
Prisma lain berbentuk datar atau tampak seperti bintang dengan enam sinar. Sinar cahaya yang jatuh pada kristal mungkin tidak mengalami pembiasan atau mengalami sejumlah proses lainnya. Jarang terjadi bahwa semua proses terlihat jelas, biasanya satu atau beberapa bagian dari fenomena tampak lebih jelas, sementara yang lain kurang terwakili.
Halo kecil adalah lingkaran yang mengelilingi matahari dengan radius sekitar 22 derajat. Warna lingkaran itu kemerahan dari dalam, lalu mengalir menjadi kuning, putih dan bercampur dengan langit biru. Area bagian dalam lingkaran gelap. Ini terbentuk sebagai hasil dari pembiasan cahaya pada jarum es yang terbang di udara. Sinar pada prisma dibelokkan dengan sudut 22 derajat, sehingga sinar yang melewati kristal tampak dibelokkan oleh pengamat sebesar 22 derajat. Oleh karena itu, interior tampak gelap.
Warna merah dibiaskan lebih sedikit, menunjukkan paling sedikit dibelokkan dari matahari. Selanjutnya berwarna kuning. Sinar lainnya bercampur dan tampak putih.
Ada lingkaran cahaya 46 derajat di sekitar lingkaran cahaya 22 derajat. Daerah dalamnya juga berwarna kemerahan karena cahaya dibiaskan dalam jarum es yang 90 derajat menghadap matahari.
Halo 90 derajat juga dikenal, bersinar redup, hampir tidak memiliki warna atau berwarna merah di bagian luar. Para ilmuwan belum sepenuhnya mempelajari varietas ini.
Halo di sekitar Bulandan spesies lainnya
Fenomena optik ini sering terlihat ketika ada awan tipis dan banyak kristal es mini yang mengapung di langit. Setiap kristal tersebut adalah sejenis prisma. Pada dasarnya, bentuknya adalah segi enam memanjang. Cahaya memasuki wilayah kristal depan dan, keluar dari bagian yang berlawanan, dibiaskan sebesar 22 derajat.
Di musim dingin, lingkaran cahaya dapat dilihat di udara dingin di dekat lampu jalan. Itu muncul dari cahaya lentera.
Sebuah lingkaran cahaya di sekitar Matahari juga dapat terbentuk di udara bersalju yang membekukan. Kepingan salju ada di udara, cahaya melewati awan. Saat matahari terbenam di malam hari, lampu ini berubah menjadi merah. Di abad-abad yang lalu, orang-orang yang percaya takhayul merasa ngeri dengan fenomena seperti itu.
Halo mungkin terlihat seperti lingkaran berwarna pelangi di sekitar Matahari. Tampaknya ada banyak kristal dengan enam wajah di atmosfer, tetapi mereka tidak memantulkan, tetapi membiaskan sinar matahari. Sebagian besar sinar tersebar, tidak mencapai mata kita. Sisa sinar mencapai mata manusia, dan kita melihat lingkaran warna-warni di sekitar Matahari. Jari-jarinya kira-kira 22 derajat atau 46 derajat.
Matahari Palsu
Para ilmuwan telah mencatat bahwa lingkaran halo selalu lebih terang di sisi-sisinya. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa lingkaran cahaya vertikal dan horizontal bertemu di sini. Matahari palsu mungkin muncul di persimpangannya. Hal ini sering terjadi terutama ketika Matahari dekat dengan cakrawala, di mana pada saat itu kita tidak dapat lagi melihat bagian dari lingkaran vertikal.
Matahari palsu juga merupakan fenomena optik, semacam lingkaran cahaya. Itu muncul karenakristal es dengan enam wajah, berbentuk seperti paku. Kristal seperti itu melayang di atmosfer dalam arah vertikal, cahaya dibiaskan di sisi wajah mereka.
"Matahari" ketiga juga dapat terbentuk jika hanya bagian permukaan lingkaran halo yang terlihat di atas matahari sejati. Ini bisa berupa segmen busur atau titik bercahaya dari bentuk yang tidak dapat dipahami. Terkadang matahari palsu sangat terang sehingga tidak dapat dibedakan dari matahari asli.
Pelangi
Ini adalah fenomena optik atmosfer dalam bentuk lingkaran tidak lengkap dengan warna berbeda.
Agama zaman dahulu menganggap pelangi sebagai jembatan dari surga ke bumi. Aristoteles percaya bahwa pelangi muncul karena pantulan tetesan sinar matahari. Fenomena optik apa yang masih bisa menyenangkan seseorang seperti pelangi?
Pada abad ke-17, Descartes mempelajari sifat pelangi. Kemudian, Newton bereksperimen dengan cahaya dan melengkapi teori Descartes, tetapi tidak dapat memahami pembentukan beberapa pelangi, tidak adanya corak warna individual di dalamnya.
Teori lengkap tentang pelangi dikemukakan pada abad ke-19 oleh seorang astronom dari Inggris, D. Erie. Dialah yang berhasil mengungkap semua proses pelangi. Teori yang dikembangkannya masih diterima sampai sekarang.
Pelangi muncul ketika cahaya matahari mengenai tirai air hujan di wilayah langit yang berlawanan dengan Matahari. Pusat pelangi terletak pada titik di sisi terjauh Matahari, yaitu tidak terlihat oleh mata manusia. Busur pelangi adalah bagian dari lingkaran di sekitar titik pusat ini.
Warna-warna dalam pelangi ditempatkan dalam urutan tertentu. Dia konstan. Merah di tepi atas, ungu di bawah. Di antara mereka, warnanya diatur dengan ketat. Pelangi tidak mengandung semua warna yang ada. Dominasi warna hijau menunjukkan transisi ke cuaca yang menguntungkan.
Aurora Borealis
Ini adalah pancaran di lapisan magnetik atas atmosfer karena pengaruh timbal balik antara atom dan elemen angin matahari. Aurora biasanya berwarna hijau atau biru dengan sedikit warna pink dan merah. Mereka mungkin dalam bentuk pita atau tempat. Semburan mereka sering disertai dengan suara bising.
Mirage
Tipuan fatamorgana sederhana sudah tidak asing lagi bagi siapa pun. Misalnya, saat berkendara di aspal yang dipanaskan, fatamorgana muncul sebagai permukaan air. Ini tidak mengejutkan siapa pun. Fenomena optik apa yang menjelaskan munculnya fatamorgana? Mari kita membahas masalah ini secara lebih rinci.
Mirage adalah fenomena fisik optik di atmosfer, sebagai akibatnya mata melihat objek yang tersembunyi dari pandangan dalam kondisi normal. Hal ini disebabkan oleh pembiasan berkas cahaya saat mengalir melalui lapisan udara. Objek yang berada pada jarak yang cukup jauh dapat naik atau turun relatif terhadap lokasi sebenarnya, atau mungkin terdistorsi dan mengambil bentuk yang aneh.
Hantu Patah
Ini adalah fenomena di mana, saat matahari terbenam atau terbit, bayangan seseorang yang berada di ketinggian memperoleh proporsi yang tidak dapat dipahami, karena jatuh di atas awan yang ada di dekatnya. Ini dijelaskanpemantulan dan pembiasan sinar cahaya oleh tetesan air dalam kondisi berkabut. Fenomena ini dinamai salah satu ketinggian pegunungan Harz Jerman.
Api St. Elmo
Ini adalah kuas bercahaya warna biru atau ungu di tiang kapal laut. Cahaya dapat muncul di ketinggian pegunungan, pada bangunan dengan ketinggian yang mengesankan. Fenomena ini terjadi karena pelepasan muatan listrik pada ujung penghantar karena tegangan listrik meningkat.
Inilah fenomena optik yang dibahas dalam pelajaran kelas 8. Mari kita bicara tentang perangkat optik.
Desain dalam optik
Perangkat optik adalah perangkat yang mengubah radiasi cahaya. Biasanya perangkat ini bekerja dalam cahaya tampak.
Semua perangkat optik dapat dibagi menjadi dua jenis:
- Perangkat di mana gambar diperoleh di layar. Ini adalah kamera, kamera film, perangkat proyeksi.
- Perangkat yang berinteraksi dengan mata manusia, tetapi tidak membentuk gambar di layar. Ini adalah kaca pembesar, mikroskop, teleskop. Perangkat ini dianggap visual.
Kamera adalah perangkat opto-mekanis yang digunakan untuk mendapatkan gambar objek pada film. Desain kamera meliputi kamera dan lensa yang membentuk lensa. Lensa menciptakan gambar miniatur terbalik dari objek yang ditangkap pada film. Ini karena aksi cahaya.
Gambar awalnya tidak terlihat, tetapi berkat solusi yang dikembangkan, gambar menjadi terlihat. Gambar ini disebutnegatif, di dalamnya tempat-tempat terang terlihat gelap, dan sebaliknya. Buatlah positif dari negatif pada kertas fotosensitif. Menggunakan pembesar foto, gambar diperbesar.
Kaca pembesar adalah lensa atau sistem lensa yang dirancang untuk memperbesar objek sambil melihatnya. Kaca pembesar ditempatkan di sebelah mata, jarak dari mana objek terlihat jelas dipilih. Penggunaan kaca pembesar didasarkan pada peningkatan sudut pandang objek dilihat.
Untuk mendapatkan perbesaran sudut yang lebih besar, gunakan mikroskop. Pada alat ini, perbesaran benda terjadi karena adanya sistem optik yang terdiri dari lensa dan lensa okuler. Pertama, sudut pandang ditingkatkan oleh lensa, kemudian oleh lensa okuler.
Jadi, kami telah mempertimbangkan fenomena dan perangkat optik utama, varietas dan fiturnya.
