Nyob ntev, mirages, flickering cov duab nyob rau hauv cov huab cua, ceeb thiab ntshai neeg. Niaj hnub no, cov kws tshawb fawb tau nthuav tawm ntau qhov zais cia ntawm qhov xwm txheej, suav nrog cov xwm txheej kho qhov muag. Lawv tsis xav tsis thoob los ntawm kev paub tsis meej, cov ntsiab lus uas tau kawm ntev. Hauv tsev kawm ntawv theem siab niaj hnub no, cov xwm txheej kho qhov muag tau qhia hauv physics hauv qib 8, yog li txhua tus tub ntxhais kawm tuaj yeem nkag siab lawv qhov xwm txheej.
Basic concepts
Cov kws tshawb fawb txog keeb kwm yav dhau los ntseeg tias tib neeg lub qhov muag pom los ntawm kev hnov txog cov khoom nrog cov tentacles thinnest. Optics nyob rau lub sijhawm ntawd yog kev kawm txog kev pom.
Nyob rau hauv Nruab Nrab Hnub nyoog, optics kawm lub teeb thiab nws cov ntsiab lus.
Hnub no, optics yog ib feem ntawm physics uas kawm txog kev nthuav tawm ntawm lub teeb los ntawm ntau yam xov xwm thiab nws kev cuam tshuam nrog lwm yam khoom. Txhua yam teeb meem ntsig txog kev pom yog kawm los ntawm lub cev kho qhov muag.
Optical phenomena yog qhov tshwm sim ntawm ntau yam kev ua los ntawm rays ntawm lub teeb. Lawv tau kawm los ntawm atmospheric optics.
Cov txheej txheem txawv txav hauv huab cua
Planet Earth yog ib puag ncig los ntawm lub plhaub gaseous hu ua huab cua. Nws thickness yog ntau pua kilometers. Ze rau lub ntiaj teb, huab cua yog denser, nyob rau hauv cov kev taw qhiaupward yog sparse. Lub cev lub cev ntawm lub plhaub atmospheric hloov tas li, cov khaubncaws sab nraud povtseg yog sib xyaw. Hloov kub. Ceev, pob tshab hloov.
Lub teeb ci tawm ntawm lub hnub thiab lwm lub cev xilethi-aus mus rau lub ntiaj teb. Lawv dhau los ntawm lub ntiaj teb huab cua, uas ua hauj lwm raws li ib qho kev kho qhov muag rau lawv, hloov nws cov yam ntxwv. Lub teeb rays xav txog, tawg, dhau los ntawm cov huab cua, illuminated lub ntiaj teb. Nyob rau hauv tej yam kev mob, txoj kev ntawm lub rays yog khoov, yog li muaj ntau yam tshwm sim tshwm sim. Physicists xav txog qhov tseem ceeb tshaj plaws kho qhov muag tshwm sim:
- tshav ntuj hnub poob;
- puab zaj sawv;
- teeb sab qaum teb;
- mirage;
- halo.
Cia peb saib lawv ntxiv.
Halo around the Sun
Lo lus "halo" hauv Greek txhais tau tias "lub voj voog". Dab tsi optical phenomenon underlies nws?
Halo yog cov txheej txheem ntawm refraction thiab kev xav ntawm rays uas tshwm sim nyob rau hauv huab crystals siab nyob rau hauv cov huab cua. Qhov tshwm sim zoo li luminous rays nyob ze ntawm lub hnub, txwv los ntawm lub sijhawm tsaus ntuj. Halos feem ntau tsim ua ntej cua daj cua dub thiab tej zaum yuav yog lawv cov precursors.
Dej te dej khov rau saum huab cua thiab coj qhov tseeb prismatic zoo nrog rau sab. Txhua leej txhua tus paub txog icicles tshwm nyob rau hauv qis atmospheric txheej. Nyob rau sab saum toj, cov koob dej khov zoo li no poob rau hauv txoj kev ntsug. Crystalline ice floes yog spinning, nqis los rau hauv av, thaum lawv muaj ib qho kev sib piv nrogkev cuam tshuam rau lub ntiaj teb. Ib tug neeg coj qhov muag pom kev los ntawm cov muaju, uas ua raws li lo ntsiab muag thiab refrac lub teeb.
Lwm cov prisms yog tiaj tus lossis zoo li cov hnub qub nrog rau rays. Rays ntawm lub teeb ntog rau cov muaju yuav tsis raug refraction los yog muaj lwm yam txheej txheem. Nws tsis tshua muaj tshwm sim tias tag nrho cov txheej txheem tau pom meej meej, feem ntau yog ib qho lossis lwm qhov ntawm qhov tshwm sim tshwm sim kom meej meej, thaum lwm tus tsis pom zoo.
Ib lub halo me me yog lub voj voog ncig lub hnub nrog lub vojvoog ntawm 22 degrees. Cov xim ntawm lub voj voog yog reddish los ntawm sab hauv, ces ntws mus rau hauv daj, dawb thiab sib tov nrog lub ntuj xiav. Sab hauv ntawm lub voj voog yog tsaus. Nws yog tsim los ntawm lub teeb refraction nyob rau hauv cov koob dej khov ya saum huab cua. Cov rays nyob rau hauv lub prisms yog deflected ntawm lub kaum sab xis ntawm 22 degrees, yog li cov uas tau dhau los ntawm cov muaju tshwm rau tus soj ntsuam deflected los ntawm 22 degrees. Yog li ntawd, sab hauv tshwm tsaus nti.
Liab xim yog refracted tsawg, qhia qhov tsawg tshaj plaws deflected ntawm lub hnub. Tom ntej no yog daj. Lwm cov rays sib tov thiab tshwm dawb.
Muaj 46 degree halo nyob ib ncig ntawm 22 degree halo. Nws cov cheeb tsam sab hauv kuj yog xim liab vim tias lub teeb yog refracted nyob rau hauv cov koob dej khov uas yog 90 degrees tig rau lub hnub.
Lub 90-degree halo kuj paub, nws ci ntsa iab, yuav luag tsis muaj xim lossis xim liab rau sab nraud. Cov kws tshawb fawb tseem tsis tau kawm tag nrho cov no.
Halo ncig lub hlithiab lwm hom
Qhov tshwm sim kho qhov muag no feem ntau pom thaum muaj huab cua teeb thiab ntau cov dej khov me me uas tshwm sim saum ntuj. Txhua yam siv lead ua no yog hom prism. Yeej, lawv cov duab yog elongated hexagons. Lub teeb nkag mus rau pem hauv ntej crystalline cheeb tsam thiab, tawm ntawm qhov opposite sab, yog refracted los ntawm 22 degrees.
Nyob rau lub caij ntuj no, lub halo tuaj yeem pom nyob rau hauv huab cua txias ze ntawm txoj kev teeb. Nws tshwm los ntawm lub teeb ntawm lub teeb.
Ib lub halo nyob ib ncig ntawm lub hnub tuaj yeem tsim nyob rau hauv cov huab cua khov. Snowflakes nyob rau saum huab cua, lub teeb hla dhau huab. Nyob rau yav tsaus ntuj hnub poob, lub teeb no tig liab. Nyob rau hauv ib-paus xyoo dhau los, cov neeg tsis ntseeg siab tau ntshai los ntawm cov xwm txheej zoo li no.
Lub halo yuav zoo li zaj sawv xim lub voj voog ncig lub hnub. Nws tshwm sim yog tias muaj ntau cov crystals nrog rau lub ntsej muag nyob rau hauv qhov chaw, tab sis lawv tsis xav txog, tab sis refract lub hnub ci. Feem ntau ntawm cov rays yog tawg, tsis ncav peb ob lub qhov muag. Tag nrho cov rays ncav cuag tib neeg lub qhov muag, thiab peb pom ib lub voj voog iridescent nyob ib ncig ntawm lub hnub. Nws lub vojvoog yog kwv yees li 22 degrees lossis 46 degrees.
False Sun
Cov kws tshawb fawb tau sau tseg tias lub voj voog halo ib txwm ci dua ntawm ob sab. Qhov no tau piav qhia los ntawm qhov tseeb tias ntsug thiab kab rov tav halos sib ntsib ntawm no. Lub hnub cuav yuav tshwm sim ntawm lawv qhov kev sib tshuam. Qhov no tshwm sim tshwj xeeb tshaj yog thaum lub hnub nyob ze ntawm lub qab ntug, lub sijhawm ntawd peb tsis tuaj yeem pom ib feem ntawm lub voj voog ntsug.
Lub hnub cuav kuj yog qhov tshwm sim ntawm qhov muag, ib hom halo. Nws tshwm vimice crystals nrog rau lub ntsej muag, zoo li tus ntsia thawv. Xws li cov muaju hover nyob rau hauv cov huab cua nyob rau hauv ib tug ntsug kev taw qhia, lub teeb yog refracted nyob rau hauv lawv sab ntsej muag.
Ib feem peb "lub hnub" tuaj yeem tsim yog tias tsuas yog qhov chaw ntawm lub voj voog halo pom saum lub hnub tseeb. Nws tuaj yeem yog ntu ntawm ib qho arc lossis qhov chaw luminous ntawm ib qho kev nkag tsis tau zoo. Qee lub sij hawm lub hnub cuav yog ci ntsa iab uas lawv tsis paub qhov txawv ntawm lub hnub tiag.
Zaj sawv
Qhov no yog qhov tshwm sim ntawm huab cua nyob rau hauv daim ntawv ntawm lub voj voog tsis tiav nrog cov xim sib txawv.
Txoj kev ntseeg qub txeeg qub teg suav tias zaj zaj sawv ua tus choj saum ntuj los rau ntiaj teb. Aristotle ntseeg hais tias zaj sawv tshwm vim qhov kev xav ntawm tee ntawm hnub ci. Dab tsi qhov tshwm sim kho qhov muag tseem tuaj yeem txaus siab rau tus neeg ntau npaum li zaj sawv ua?
Nyob rau xyoo pua 17th, Descartes tau kawm txog tus zaj sawv. Tom qab ntawd, Newton tau sim nrog lub teeb thiab ntxiv qhov kev xav ntawm Descartes, tab sis tsis tuaj yeem nkag siab txog qhov tsim ntawm ob peb zaj sawv, qhov tsis muaj cov xim ntawm tus kheej hauv lawv.
Txoj kev xav ua tiav ntawm zaj sawv tau nthuav tawm nyob rau xyoo 19th los ntawm ib tus kws hnub qub hauv tebchaws Askiv, D. Erie. Nws yog nws uas tau tswj kom qhia tag nrho cov txheej txheem ntawm zaj sawv. Txoj kev xav uas nws tau tsim los tseem lees txais niaj hnub no.
Zaj sawv tshwm thaum lub teeb ntawm lub hnub tsoo ib daim ntaub thaiv cov dej nag nyob rau thaj tsam ntawm lub ntuj tawm tsam lub hnub. Qhov nruab nrab ntawm tus zaj sawv yog nyob rau ntawm ib qho chaw nyob deb ntawm lub hnub, uas yog, nws tsis pom rau tib neeg lub qhov muag. Lub arc ntawm zaj sawv yog ib feem ntawm lub voj voog ncig lub hauv paus ntsiab lus no.
Cov xim hauv zaj sawv yog muab tso rau hauv ib qho kev txiav txim. Nws nyob tas li. Liab yog nyob rau sab saum toj ntug, ntshav yog nyob rau hauv qab. Nruab nrab ntawm lawv, cov xim mus nyob rau hauv ib tug nruj kev npaj. Zaj sawv tsis muaj tag nrho cov xim uas twb muaj lawm. Qhov tseem ceeb ntawm ntsuab qhia txog kev hloov mus rau huab cua zoo.
Aurora Borealis
Qhov no yog qhov ci ntsa iab nyob rau sab sauv sib nqus ntawm cov huab cua vim muaj kev sib cuam tshuam ntawm atoms thiab cov ntsiab lus ntawm lub hnub ci cua. Aurora feem ntau yog ntsuab lossis xiav nrog cov lus qhia ntawm liab thiab liab. Tej zaum lawv yuav nyob rau hauv daim ntawv ntawm ib tug ribbon los yog ib qho chaw. Lawv qhov tawg yog feem ntau nrog lub suab nrov.
Mirage
Kev dag ntxias yooj yim mirage yeej paub txhua tus neeg. Piv txwv li, thaum tsav tsheb ntawm rhuab asph alt, ib tug mirage tshwm raws li ib tug dej nto. Qhov no los li tsis muaj surprise rau leej twg. Dab tsi optical phenomenon piav qhia qhov tsos ntawm mirages? Cia peb nyob ntawm qhov teeb meem no kom ntxaws ntxiv.
Mirage yog qhov tshwm sim ntawm lub cev kho qhov muag nyob rau hauv qhov chaw, vim tias lub qhov muag pom cov khoom uas muab zais los ntawm kev pom hauv ib txwm muaj. Qhov no yog vim lub refraction ntawm lub teeb beam thaum nws ntws los ntawm cov huab cua txheej. Cov khoom uas nyob deb heev tej zaum yuav nce los yog poob mus rau qhov tseeb qhov chaw, los yog tej zaum yuav distorted thiab coj txawv txawv duab.
Brocken Dab
Qhov no yog ib qho tshwm sim uas thaum hnub poob lossis hnub tuaj, tus duab ntxoov ntxoo ntawm tus neeg uas nyob ntawm qhov siab tau txais qhov tsis txaus ntseeg, vim nws ntog saum huab uas nyob ze. Qhov no tau piav qhiareflection thiab refraction ntawm lub teeb rays los ntawm dej droplets nyob rau hauv pos huab tej yam kev mob. Qhov tshwm sim tau muaj npe tom qab ib qho ntawm qhov siab ntawm German Harz roob.
St. Elmo's Fire
Cov no yog cov luminous txhuam ntawm xiav lossis ntshav xim ntawm cov masts ntawm hiav txwv nkoj. Teeb pom kev tuaj yeem tshwm rau ntawm qhov siab roob, ntawm cov vaj tse ntawm qhov siab zoo. Qhov tshwm sim no tshwm sim vim hluav taws xob tawm ntawm qhov kawg ntawm cov neeg xyuas pib vim qhov tseeb tias qhov hluav taws xob nce ntxiv.
Cov no yog qhov tshwm sim ntawm qhov muag pom hauv cov chav kawm qib 8. Wb tham txog cov khoom siv kho qhov muag.
Tsim hauv optics
Cov khoom siv kho qhov muag yog cov khoom siv uas hloov lub teeb hluav taws xob. Feem ntau cov khoom siv no ua haujlwm hauv qhov pom kev pom.
Txhua yam khoom siv kho qhov muag tuaj yeem muab faib ua ob hom:
- Cov khoom siv uas cov duab tau txais ntawm qhov screen. Cov no yog cov koob yees duab, cov koob yees duab yeeb yaj kiab, cov cuab yeej tso tawm.
- Cov khoom siv uas cuam tshuam nrog tib neeg lub qhov muag, tab sis tsis tsim cov duab ntawm lub vijtsam. Qhov no yog lub iav tsom iav, tsom iav, tsom iav. Cov khoom siv no suav tias yog qhov pom kev.
Lub koob yees duab yog ib qho khoom siv kho qhov muag siv kom tau txais cov duab ntawm ib qho khoom ntawm zaj duab xis. Tus tsim ntawm lub koob yees duab suav nrog lub koob yees duab thiab lub koob yees duab uas tsim lub lens. Lub lens tsim ib daim duab me me inverted ntawm cov khoom uas raug ntes ntawm zaj duab xis. Qhov no yog vim qhov kev ua ntawm lub teeb.
Daim duab yog thawj zaug pom tsis pom, tab sis ua tsaug rau cov kev daws teeb meem, nws pom tau. Daim duab no hu uatsis zoo, nyob rau hauv nws ci qhov chaw saib tsaus, thiab vice versa. Ua qhov zoo los ntawm qhov tsis zoo ntawm daim ntawv photosensitive. Siv daim duab loj dua, daim duab loj tuaj.
Lub iav tsom iav yog lub lens lossis lub lens tsim los nthuav cov khoom thaum saib lawv. Lub iav magnifying yog muab tso rau ib sab ntawm lub qhov muag, qhov kev ncua deb ntawm qhov khoom pom meej yog xaiv. Kev siv lub iav tsom iav yog ua raws li kev nce lub kaum sab xis ntawm qhov pom ntawm qhov khoom pom.
Kom tau txais kev nthuav dav ntxiv, siv lub tshuab tsom. Hauv cov cuab yeej no, qhov kev nthuav dav ntawm cov khoom tshwm sim vim qhov system kho qhov muag, suav nrog lub lens thiab lub qhov muag. Ua ntej, lub kaum sab xis ntawm qhov pom yog nce los ntawm lub lens, tom qab ntawd los ntawm lub qhov muag.
Yog li, peb tau txiav txim siab qhov tshwm sim ntawm qhov muag pom thiab cov khoom siv, lawv ntau yam thiab nta.
