Fenomena optik di alam: refleksi, redaman, refleksi internal total, pelangi, fatamorgana.

Universitas Agraria Negeri Rusia Akademi Pertanian Moskow dinamai K.A. Timiryazeva

Topik: Fenomena optik di alam

Dilakukan

Bakhtina Tatyana Igorevna

Guru:

Momdzhi Sergei Georgievich

Moskow, 2014

1. Jenis-jenis fenomena optik

3. Refleksi internal total

Kesimpulan

1. Jenis-jenis fenomena optik

Fenomena optis setiap peristiwa tampak merupakan hasil interaksi cahaya dan media material fisik dan biologis. Seberkas cahaya hijau adalah contoh fenomena optik.

Fenomena optik yang umum sering terjadi akibat interaksi cahaya matahari atau bulan dengan atmosfer, awan, air, debu, dan partikel lainnya. Beberapa di antaranya, seperti seberkas cahaya hijau, merupakan fenomena langka sehingga terkadang dianggap mitos.

Fenomena optik meliputi fenomena yang timbul dari sifat optik atmosfer, alam lainnya (fenomena lain); dari benda-benda baik alam maupun manusia (efek optik), dimana mata kita mempunyai sifat entoptik terhadap fenomena.

Ada banyak fenomena yang muncul akibat sifat kuantum atau gelombang cahaya. Beberapa diantaranya cukup halus dan hanya dapat diamati melalui pengukuran yang tepat dengan menggunakan instrumen ilmiah.

Dalam karya saya, saya ingin membahas dan berbicara tentang fenomena optik yang berhubungan dengan cermin (pantulan, atenuasi) dan fenomena atmosfer (fatamorgana, pelangi, aurora), yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

2. Fenomena optik cermin

Cahayaku, cermin, katakan padaku...

Jika kita mengambil definisi yang sederhana dan tepat, maka Cermin adalah permukaan halus yang dirancang untuk memantulkan cahaya (atau radiasi lainnya). Contoh paling terkenal adalah cermin datar.

Sejarah modern cermin dimulai pada abad ke-13, atau lebih tepatnya, dari tahun 1240, ketika Eropa belajar cara meniup bejana kaca. Penemuan cermin kaca sebenarnya dimulai pada tahun 1279, ketika Fransiskan John Peckham menjelaskan metode melapisi kaca dengan lapisan tipis timah.

Selain cermin yang ditemukan dan dibuat oleh manusia, daftar permukaan reflektif juga banyak dan luas: permukaan reservoir, terkadang es, terkadang logam yang dipoles, hanya kaca, jika Anda melihatnya dari sudut tertentu, namun, bagaimanapun, itu adalah cermin buatan yang bisa disebut permukaan reflektif yang praktis ideal.

Prinsip lintasan sinar yang dipantulkan dari cermin adalah sederhana jika kita menerapkan hukum optik geometris, tanpa memperhitungkan sifat gelombang cahaya. Seberkas cahaya jatuh pada permukaan cermin (kita menganggap cermin buram seluruhnya) dengan sudut alfa terhadap normal (tegak lurus) ditarik ke titik datang sinar pada cermin. Sudut pantulan sinar akan sama dengan nilai yang sama - alfa. Sinar yang datang pada cermin yang tegak lurus terhadap bidang cermin akan dipantulkan kembali pada cermin itu sendiri.

Untuk yang paling sederhana - cermin datar, bayangan akan terletak di belakang cermin secara simetris terhadap benda relatif terhadap bidang cermin; itu akan menjadi maya, lurus dan berukuran sama dengan benda itu sendiri.

Fakta bahwa pemandangan yang dipantulkan di air tenang tidak berbeda dengan aslinya, melainkan hanya terbalik, jauh dari kebenaran. Jika seseorang pada sore hari melihat bagaimana lampu dipantulkan di dalam air atau bagaimana pantai yang turun ke air dipantulkan, maka pantulannya akan tampak memendek baginya dan akan “menghilang” sama sekali jika pengamat berada jauh di atas permukaan. air. Selain itu, Anda tidak akan pernah bisa melihat pantulan bagian atas batu, yang sebagiannya terendam air. Bagi pengamat, bentang alam tampak seolah-olah dilihat dari suatu titik yang terletak jauh di bawah permukaan air dan mata pengamat berada di atas permukaan. Perbedaan antara pemandangan dan bayangannya berkurang saat mata mendekati permukaan air, dan juga saat benda menjauh. Orang sering mengira pantulan semak dan pepohonan di kolam memiliki warna yang lebih cerah dan corak yang lebih kaya. Ciri ini juga dapat diketahui dengan mengamati pantulan benda di cermin. Di sini persepsi psikologis memainkan peran lebih besar daripada sisi fisik dari fenomena tersebut. Bingkai cermin dan tepian kolam membatasi area kecil lanskap, melindungi penglihatan lateral seseorang dari cahaya berlebih yang tersebar yang datang dari seluruh langit dan membutakan pengamat, yaitu ia melihat area kecil. ​​pemandangannya seolah-olah melalui pipa sempit yang gelap. Mengurangi kecerahan cahaya pantulan dibandingkan cahaya langsung memudahkan orang mengamati langit, awan, dan objek terang lainnya yang jika dilihat secara langsung terlalu terang untuk mata.

3. Refleksi cahaya internal total

Pemandangan yang indah adalah air mancur, pancaran pancarannya diterangi dari dalam. Hal ini dapat digambarkan dalam kondisi normal dengan melakukan percobaan berikut. Dalam kaleng tinggi, pada ketinggian 5 cm dari bawah, Anda perlu mengebor lubang bundar dengan diameter 5-6 mm. Bola lampu dengan soketnya harus dibungkus dengan hati-hati dengan kertas plastik dan diletakkan di seberang lubang. Anda perlu menuangkan air ke dalam toples. Dengan membuka lubang tersebut, kita mendapatkan pancaran sinar yang akan diterangi dari dalam. Di ruangan gelap, ia bersinar terang dan terlihat sangat mengesankan. Aliran dapat diberi warna apa saja dengan menempatkan kaca berwarna pada jalur sinar cahaya. Jika Anda meletakkan jari Anda di jalur aliran sungai, air akan memercik dan tetesan tersebut bersinar terang. Penjelasan atas fenomena ini cukup sederhana. Seberkas cahaya melewati aliran air dan mengenai permukaan melengkung dengan sudut yang lebih besar dari sudut pembatas, mengalami pemantulan internal total, dan kemudian mengenai sisi berlawanan dari aliran dengan sudut yang lagi-lagi lebih besar dari sudut pembatas. Jadi sinar melewati pancaran, ikut membengkok. Namun jika cahaya dipantulkan seluruhnya di dalam pancaran, maka cahaya tersebut tidak akan terlihat dari luar. Sebagian cahayanya dihamburkan oleh air, gelembung udara dan berbagai kotoran yang ada di dalamnya, serta karena permukaan pancaran yang tidak rata, sehingga terlihat dari luar.

Di sini saya akan memberikan penjelasan fisik untuk fenomena ini. Misalkan indeks bias mutlak medium pertama lebih besar daripada indeks bias mutlak medium kedua n1 > n2, artinya medium pertama lebih rapat secara optik. Di sini, indikator absolut media masing-masing sama:

Kemudian, jika Anda mengarahkan seberkas cahaya dari medium yang optiknya lebih rapat ke medium yang optiknya kurang rapat, maka dengan bertambahnya sudut datang, sinar bias tersebut akan mendekati antarmuka antara kedua media tersebut, kemudian menyusuri antarmuka tersebut, dan dengan a semakin bertambahnya sudut datang maka sinar bias akan hilang, mis. berkas datang akan dipantulkan seluruhnya oleh antarmuka antara kedua media.

Sudut pembatas (alfa nol) adalah sudut datang, yang sesuai dengan sudut bias 90 derajat. Untuk air, sudut batasnya adalah 49 derajat. Untuk kaca - 42 derajat. Manifestasi di alam: - gelembung udara pada tumbuhan bawah air tampak seperti cermin - tetesan embun berkedip dengan lampu warna-warni - “permainan” berlian dalam pancaran cahaya - permukaan air dalam gelas akan bersinar jika dilihat dari bawah melalui dinding kaca.

4. Fenomena optik atmosfer

Fatamorgana adalah fenomena optik di atmosfer: pantulan cahaya oleh batas antara lapisan udara yang kepadatannya sangat berbeda. Bagi seorang pengamat, pemantulan seperti itu berarti bahwa, bersama dengan suatu benda yang jauh (atau bagian dari langit), bayangan mayanya, yang dipindahkan relatif terhadapnya, akan terlihat.

Artinya, fatamorgana tidak lebih dari permainan sinar cahaya. Faktanya adalah bahwa di gurun bumi menjadi sangat panas. Tetapi pada saat yang sama, suhu udara di atas tanah pada jarak yang berbeda-beda sangat bervariasi. Misalnya, suhu lapisan udara sepuluh sentimeter di atas permukaan tanah adalah 30-50 derajat lebih rendah dari suhu permukaan.

Semua hukum fisika mengatakan: cahaya merambat dalam medium homogen dalam garis lurus. Namun, dalam kondisi ekstrem seperti itu, undang-undang tersebut tidak berlaku. Apa yang sedang terjadi? Pada perbedaan suhu seperti itu, sinar mulai dibiaskan, dan di Bumi sendiri sinar tersebut umumnya mulai dipantulkan, sehingga menciptakan ilusi yang biasa kita sebut sebagai fatamorgana. Artinya, udara di dekat permukaan menjadi cermin.

Meskipun fatamorgana biasanya dikaitkan dengan gurun, fatamorgana sering kali terlihat di atas permukaan air, di pegunungan, dan terkadang bahkan di kota-kota besar. Dengan kata lain, dimanapun terjadi perubahan suhu yang tiba-tiba, gambar-gambar menakjubkan ini dapat diamati.

Fenomena ini cukup umum terjadi. Misalnya, di gurun terluas di planet kita, sekitar 160 ribu fatamorgana diamati setiap tahunnya.

Sangat menarik bahwa meskipun fatamorgana dianggap sebagai anak-anak gurun, Alaska telah lama dikenal sebagai pemimpin yang tak terbantahkan dalam kemunculannya. Semakin dingin, semakin jelas dan indah fatamorgana yang diamati.

Betapapun umum fenomena ini, sangat sulit untuk dipelajari. Mengapa? Ya, semuanya sangat sederhana. Tidak ada yang tahu di mana dan kapan dia akan muncul, seperti apa dia nantinya, dan berapa lama dia akan hidup.

Setelah banyak catatan berbeda tentang fatamorgana muncul, tentu saja, mereka harus diklasifikasikan. Ternyata, terlepas dari semua keragamannya, hanya enam jenis fatamorgana yang dapat diidentifikasi: fatamorgana bawah (danau), atas (muncul di langit), samping, “Fata Morgana”, fatamorgana hantu, dan fatamorgana manusia serigala.

Jenis fatamorgana yang lebih kompleks disebut Fata Morgana. Belum ada penjelasan yang ditemukan untuk itu.

Fatamorgana yang lebih rendah (danau).

Ini adalah fatamorgana yang paling umum. Mereka mendapatkan nama mereka karena tempat asal mereka. Mereka diamati di permukaan bumi dan air.

Fatamorgana unggul (fatamorgana penglihatan jarak jauh).

Jenis fatamorgana ini asal usulnya sama sederhananya dengan jenis sebelumnya. Namun, fatamorgana tersebut jauh lebih beragam dan indah. Mereka muncul di udara. Yang paling menarik di antaranya adalah kota hantu yang terkenal. Sangat menarik bahwa mereka biasanya mewakili gambar objek - kota, gunung, pulau - yang jaraknya ribuan kilometer.

Fatamorgana samping

Mereka muncul di dekat permukaan vertikal yang sangat panas oleh matahari. Bisa berupa pantai berbatu di laut atau danau, yang pantainya sudah disinari matahari, namun permukaan air dan udara di atasnya masih dingin. Fatamorgana jenis ini sangat umum terjadi di Danau Jenewa.

fatamorgana

Fata Morgana adalah jenis fatamorgana yang paling kompleks. Ini adalah kombinasi dari beberapa bentuk fatamorgana. Pada saat yang sama, objek yang digambarkan oleh fatamorgana diperbesar berkali-kali lipat dan cukup terdistorsi. Menariknya, fatamorgana jenis ini mendapatkan namanya dari Morgana, saudara perempuan Arthur yang terkenal. Dia diduga tersinggung pada Lancelot karena menolaknya. Meski begitu, dia menetap di dunia bawah laut dan mulai membalas dendam pada semua pria, menipu mereka dengan penglihatan hantu

Fata Morganas juga mencakup banyak “orang Belanda terbang”, yang masih terlihat oleh para pelaut. Mereka biasanya menampilkan kapal yang berjarak ratusan bahkan ribuan kilometer dari pengamat.

Mungkin tidak ada lagi yang bisa dikatakan tentang jenis-jenis fatamorgana.

Saya ingin menambahkan bahwa meskipun ini pemandangan yang sangat indah dan misterius, namun juga sangat berbahaya. Aku membunuh fatamorgana dan membuat korbanku gila. Hal ini terutama berlaku untuk fatamorgana gurun. Dan penjelasan atas fenomena ini tidak membuat nasib para pelancong menjadi lebih mudah.

Namun, masyarakat berusaha melawannya. Mereka membuat panduan khusus yang menunjukkan tempat-tempat di mana fatamorgana paling sering muncul, dan terkadang bentuknya.

Omong-omong, fatamorgana diperoleh dalam kondisi laboratorium.

Misalnya, eksperimen sederhana yang diterbitkan dalam buku karya V.V. Mayra “Pemantulan cahaya total dalam eksperimen sederhana” (Moskow, 1986), di sini diberikan penjelasan rinci tentang perolehan model fatamorgana di berbagai lingkungan. Cara termudah untuk mengamati fatamorgana adalah di dalam air (Gbr. 2). Tempelkan kaleng kopi berwarna gelap, sebaiknya hitam, ke bagian bawah wadah beralas putih. Melihat ke bawah, hampir vertikal, di sepanjang dindingnya, segera tuangkan air panas ke dalam toples. Permukaan toples akan langsung mengkilat. Mengapa? Faktanya adalah indeks bias air meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Suhu air di dekat permukaan toples yang panas jauh lebih tinggi daripada di kejauhan. Jadi berkas cahaya dibelokkan dengan cara yang sama seperti fatamorgana di gurun atau di aspal panas. Guci itu tampak berkilau bagi kita karena pantulan cahaya sepenuhnya.

Setiap desainer ingin tahu di mana mengunduh Photoshop.

Fenomena optik dan meteorologi atmosfer yang diamati ketika Matahari (terkadang Bulan) menyinari banyak tetesan air (hujan atau kabut). Pelangi tampak seperti busur atau lingkaran warna-warni yang terdiri dari spektrum warna (dari tepi luar: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu). Ini adalah tujuh warna yang biasa diidentifikasi dalam pelangi dalam budaya Rusia, namun harus diingat bahwa sebenarnya spektrumnya kontinu, dan warna-warnanya bertransisi dengan mulus satu sama lain melalui banyak corak perantara.

Pusat lingkaran yang digambarkan oleh pelangi terletak pada garis lurus yang melalui pengamat dan Matahari, terlebih lagi ketika mengamati pelangi (tidak seperti lingkaran cahaya), Matahari selalu berada di belakang pengamat, dan tidak mungkin untuk melihat secara bersamaan. Matahari dan pelangi tanpa menggunakan perangkat optik. Bagi pengamat di darat, pelangi biasanya tampak seperti busur, bagian dari lingkaran, dan semakin tinggi titik pengamatannya, semakin lengkap (dari gunung atau pesawat terbang Anda dapat melihat lingkaran penuh). Saat Matahari terbit di atas 42 derajat di atas cakrawala, pelangi tidak terlihat dari permukaan bumi.

Pelangi terjadi ketika sinar matahari dibiaskan dan dipantulkan oleh tetesan air (hujan atau kabut) yang melayang di atmosfer. Tetesan ini membelokkan cahaya dengan warna berbeda secara berbeda (indeks bias air untuk cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang (merah) lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang pendek (ungu), sehingga cahaya merah dibelokkan paling lemah sebesar 137°30", dan cahaya ungu paling kuat sebesar 139 °20"). Akibatnya, cahaya putih terurai menjadi spektrum (terjadi dispersi cahaya). Seorang pengamat yang berdiri membelakangi sumber cahaya melihat pancaran warna-warni yang memancar dari angkasa sepanjang lingkaran konsentris (busur).

Paling sering, pelangi primer diamati, di mana cahaya mengalami satu refleksi internal. Jalur sinar ditunjukkan pada gambar di kanan atas. Pada pelangi primer, warna merah berada di luar busur, jari-jari sudutnya 40-42°.

Terkadang Anda dapat melihat pelangi lain yang kurang terang di sekitar pelangi pertama. Ini adalah pelangi sekunder, yang terbentuk oleh cahaya yang dipantulkan dua kali dalam tetesan air. Pada pelangi sekunder, urutan warnanya “terbalik” – ungu di bagian luar dan merah di bagian dalam. Jari-jari sudut pelangi sekunder adalah 50-53°. Langit di antara dua pelangi biasanya terasa lebih gelap, area ini disebut Alexander's Strip.

Kemunculan pelangi tingkat ketiga dalam kondisi alamiah sangatlah jarang terjadi. Dipercaya bahwa selama 250 tahun terakhir hanya ada lima laporan ilmiah tentang pengamatan fenomena ini. Yang lebih mengejutkan adalah munculnya pesan pada tahun 2011 bahwa pelangi tingkat keempat tidak hanya dapat diamati, tetapi juga dapat didaftarkan dalam sebuah foto. Dalam kondisi laboratorium, pelangi dengan tingkat yang jauh lebih tinggi dapat diperoleh. Jadi, dalam sebuah artikel yang diterbitkan pada tahun 1998, disebutkan bahwa penulis, dengan menggunakan radiasi laser, berhasil memperoleh pelangi orde dua ratus.

Cahaya dari pelangi primer 96% terpolarisasi sepanjang arah busur. Cahaya dari pelangi sekunder terpolarisasi 90%.

Pada malam yang terang benderang, Anda juga bisa melihat pelangi dari Bulan. Karena reseptor cahaya rendah pada mata manusia - "batang" - tidak merasakan warna, pelangi bulan tampak keputihan; Semakin terang cahayanya, semakin “berwarna-warni” pelangi (reseptor warna - “kerucut”) termasuk dalam persepsinya.

Dalam keadaan tertentu, Anda dapat melihat pelangi ganda, terbalik, atau bahkan berbentuk cincin. Faktanya, ini adalah fenomena dari proses lain - pembiasan cahaya pada kristal es yang tersebar di atmosfer, dan termasuk dalam halo. Agar pelangi terbalik (busur dekat puncak, busur puncak - salah satu jenis lingkaran cahaya) muncul di langit, diperlukan kondisi cuaca khusus yang menjadi ciri khas Kutub Utara dan Selatan. Pelangi terbalik terbentuk akibat pembiasan cahaya yang melewati es tirai tipis awan pada ketinggian 7 - 8 ribu meter. Warna pelangi juga letaknya terbalik: ungu di atas, dan merah di bawah.

Lampu Kutub

Aurora (cahaya utara) adalah pancaran (luminescence) lapisan atas atmosfer planet-planet yang memiliki magnetosfer akibat interaksinya dengan partikel bermuatan angin matahari.

Di wilayah atas atmosfer yang sangat terbatas, aurora dapat disebabkan oleh partikel angin matahari bermuatan rendah yang memasuki ionosfer kutub melalui titik puncak kutub utara dan selatan. Di belahan bumi utara, aurora caspen dapat diamati di Spitsbergen pada sore hari.

Ketika partikel energik dari lapisan plasma bertabrakan dengan atmosfer bagian atas, atom dan molekul gas yang termasuk dalam komposisinya tereksitasi. Radiasi atom yang tereksitasi berada dalam kisaran tampak dan diamati sebagai aurora. Spektrum aurora bergantung pada komposisi atmosfer planet: misalnya, jika di Bumi yang paling terang adalah garis emisi oksigen dan nitrogen tereksitasi dalam rentang tampak, maka untuk Jupiter - garis emisi hidrogen dalam sinar ultraviolet.

Karena ionisasi oleh partikel bermuatan terjadi paling efektif di ujung jalur partikel dan kepadatan atmosfer berkurang seiring bertambahnya ketinggian sesuai dengan rumus barometrik, ketinggian kemunculan aurora sangat bergantung pada parameter atmosfer planet. misalnya, untuk Bumi dengan komposisi atmosfernya yang agak kompleks, pancaran merah oksigen diamati pada ketinggian 200-400 km, dan gabungan pancaran nitrogen dan oksigen terjadi pada ketinggian ~110 km. Selain itu, faktor-faktor ini menentukan bentuk aurora - batas atas yang kabur dan batas bawah yang agak tajam.

Aurora diamati terutama di garis lintang tinggi di kedua belahan bumi di zona oval yang mengelilingi kutub magnet bumi - oval aurora. Diameter oval aurora adalah ~ 3000 km saat Matahari tenang; di sisi siang hari, batas zona adalah 10--16° dari kutub magnet, di sisi malam - 20--23°. Karena kutub magnet bumi terpisah dari kutub geografis sebesar ~12°, aurora dapat diamati pada garis lintang 67--70°, namun, selama masa aktivitas matahari, oval aurora mengembang dan aurora dapat diamati pada garis lintang yang lebih rendah - 20 --25° selatan atau utara dari batas manifestasi biasanya. Misalnya, di Pulau Stewart, yang terletak hanya pada garis paralel 47°, aurora sering terjadi. Suku Maori bahkan menyebutnya “Yang Membakar”.

Dalam spektrum aurora bumi, radiasi paling kuat berasal dari komponen utama atmosfer - nitrogen dan oksigen, sedangkan garis emisinya diamati dalam keadaan atom dan molekul (molekul netral dan ion molekul). Yang paling intens adalah garis emisi oksigen atom dan molekul nitrogen terionisasi.

Cahaya oksigen disebabkan oleh emisi atom tereksitasi dalam keadaan metastabil dengan panjang gelombang 557,7 nm (garis hijau, masa hidup 0,74 detik) dan doublet 630 dan 636,4 nm (wilayah merah, masa hidup 110 detik). Akibatnya, doublet merah dipancarkan pada ketinggian 150-400 km, di mana, karena tingginya penghalusan atmosfer, laju pemadaman keadaan tereksitasi selama tumbukan menjadi rendah. Molekul nitrogen terionisasi memancarkan pada 391,4 nm (dekat ultraviolet), 427,8 nm (ungu) dan 522,8 nm (hijau). Namun, setiap fenomena memiliki rentang uniknya masing-masing, karena variabilitas komposisi kimia atmosfer dan faktor cuaca.

Spektrum aurora berubah seiring ketinggian dan, bergantung pada garis emisi yang dominan pada spektrum aurora, aurora dibagi menjadi dua jenis: aurora ketinggian tipe A dengan dominasi garis atom dan aurora tipe B pada ketinggian yang relatif rendah ( 80-90 km) dengan dominasi garis molekuler dalam spektrum akibat pendinginan akibat tumbukan keadaan tereksitasi atom dalam atmosfer yang relatif padat pada ketinggian tersebut.

Aurora lebih sering terjadi pada musim semi dan musim gugur dibandingkan pada musim dingin dan musim panas. Frekuensi puncak terjadi pada periode yang paling dekat dengan ekuinoks musim semi dan musim gugur. Selama aurora, sejumlah besar energi dilepaskan dalam waktu singkat. Oleh karena itu, pada salah satu gangguan yang tercatat pada tahun 2007, pelepasan energi sebesar 5·1014 joule, kira-kira sama dengan saat terjadi gempa berkekuatan 5,5 skala Richter.

Jika diamati dari permukaan bumi, aurora tampak sebagai pancaran cahaya umum yang berubah dengan cepat di langit atau sinar, garis, mahkota, atau “tirai” yang bergerak. Durasi aurora berkisar dari puluhan menit hingga beberapa hari.

Aurora di belahan bumi utara dan selatan diyakini simetris. Namun pengamatan aurora secara simultan pada Mei 2001 dari luar angkasa di kutub utara dan selatan menunjukkan bahwa cahaya utara dan selatan berbeda secara signifikan satu sama lain.

pelangi kuantum cahaya optik

Kesimpulan

Fenomena optik alam sangat indah dan beragam. Pada zaman kuno, ketika orang tidak memahami sifat mereka, mereka memberi mereka makna mistis, magis dan religius, takut dan takut pada mereka. Tapi sekarang, ketika kita mampu menghasilkan masing-masing fenomena dengan tangan kita sendiri dalam kondisi laboratorium (dan kadang-kadang bahkan darurat), kengerian primitif telah hilang, dan kita dengan gembira dapat melihat pelangi berkelap-kelip di langit dalam kehidupan sehari-hari, ayolah. ke utara untuk mengagumi aurora dan memperhatikan dengan rasa ingin tahu sebuah fatamorgana misterius yang terlihat sekilas di padang pasir. Dan cermin telah menjadi bagian yang lebih penting dalam kehidupan kita sehari-hari - baik dalam kehidupan sehari-hari (misalnya, di rumah, di mobil, di kamera video), maupun dalam berbagai instrumen ilmiah: spektrofotometer, spektrometer, teleskop, laser, peralatan medis.

Dokumen serupa

    Apa itu optik? Jenis dan peranannya dalam perkembangan fisika modern. Fenomena yang berhubungan dengan pantulan cahaya. Ketergantungan koefisien refleksi pada sudut datang cahaya. Kacamata pengaman. Fenomena yang berhubungan dengan pembiasan cahaya. Pelangi, fatamorgana, aurora.

    abstrak, ditambahkan 01/06/2010

    Jenis optik. Atmosfer bumi seperti sistem optik. Matahari terbenam. Perubahan warna di langit. Formasi pelangi, variasi pelangi. Lampu kutub. Angin matahari sebagai penyebab terjadinya aurora. fatamorgana. Misteri fenomena optik.

    tugas kursus, ditambahkan 17/01/2007

    Pandangan para pemikir kuno tentang sifat cahaya berdasarkan pengamatan paling sederhana terhadap fenomena alam. Elemen prisma dan bahan optik. Demonstrasi pengaruh indeks bias cahaya bahan prisma dan lingkungan terhadap fenomena pembiasan cahaya pada prisma.

    tugas kursus, ditambahkan 26/04/2011

    Studi teori sel darah dan gelombang cahaya. Kajian kondisi maxima dan minima pola interferensi. Penambahan dua gelombang monokromatik. Panjang gelombang dan warna cahaya yang dirasakan oleh mata. Lokalisasi pinggiran interferensi.

    abstrak, ditambahkan 20/05/2015

    Fenomena yang berhubungan dengan pembiasan, dispersi dan interferensi cahaya. Fatamorgana penglihatan jauh. Teori difraksi pelangi. Formasi halo. Efek debu berlian. Fenomena “Penglihatan Rusak”. Pengamatan parhelia, mahkota, dan aurora di langit.

    presentasi, ditambahkan 14/01/2014

    Difraksi gelombang mekanik. Hubungan fenomena interferensi cahaya pada contoh eksperimen Jung. Prinsip Huygens-Fresnel yang merupakan postulat utama teori gelombang yang memungkinkan menjelaskan fenomena difraksi. Batasan penerapan optik geometris.

    presentasi, ditambahkan 18/11/2014

    Teori fenomena tersebut. Difraksi adalah sekumpulan fenomena ketika cahaya merambat dalam suatu medium dengan ketidakhomogenan yang tajam. Menemukan dan mempelajari fungsi distribusi intensitas cahaya selama difraksi dari lubang bundar. Model matematika difraksi.

    tugas kursus, ditambahkan 28/09/2007

    Hukum dasar fenomena optik. Hukum rambat bujursangkar, pemantulan dan pembiasan cahaya, kemandirian berkas cahaya. Prinsip fisik penerapan laser. Fenomena fisik dan prinsip generator kuantum cahaya koheren.

    presentasi, ditambahkan 18/04/2014

    Ciri-ciri fisika fenomena cahaya dan gelombang. Analisis beberapa pengamatan manusia terhadap sifat-sifat cahaya. Hakikat hukum optik geometri (perambatan cahaya bujursangkar, hukum pemantulan dan pembiasan cahaya), besaran teknik pencahayaan dasar.

    tugas kursus, ditambahkan 13/10/2012

    Kajian difraksi, fenomena penyimpangan cahaya dari arah rambat bujursangkar ketika melewati dekat rintangan. Ciri-ciri pembelokan gelombang cahaya di sekitar batas benda buram dan penetrasi cahaya ke dalam daerah bayangan geometris.

Tiket No.1

1. Apa yang dipelajari fisika? Beberapa istilah fisik. Pengamatan dan eksperimen. Besaran fisis. Pengukuran besaran fisika. Akurasi dan kesalahan pengukuran.

Fisika adalah ilmu tentang sifat-sifat paling umum dari benda dan fenomena.

Bagaimana seseorang memahami dunia? Bagaimana cara ia mendalami fenomena alam, memperoleh pengetahuan ilmiah tentangnya?

Seseorang menerima pengetahuan pertamanya dari pengamatan di belakang alam.

Untuk memperoleh ilmu yang benar, terkadang observasi sederhana saja tidak cukup dan perlu dilakukan percobaan – percobaan yang disiapkan secara khusus .

Eksperimen dilakukan oleh para ilmuwan rencana yang telah ditentukan dengan tujuan tertentu .

Selama percobaan pengukuran dilakukan menggunakan instrumen khusus besaran fisika. Contoh besaran fisis yaitu: jarak, volume, kecepatan, suhu.

Jadi, sumber pengetahuan fisika adalah observasi dan eksperimen.

Hukum fisika didasarkan dan diverifikasi pada fakta yang ditetapkan secara eksperimental. Cara mengetahui yang sama pentingnya adalah deskripsi teoritis dari fenomena tersebut . Teori fisika memungkinkan untuk menjelaskan fenomena yang diketahui dan memprediksi fenomena baru yang belum ditemukan.

Perubahan yang terjadi pada benda disebut fenomena fisika.

Fenomena fisika terbagi menjadi beberapa jenis.

Jenis fenomena fisik:

1. Fenomena mekanis (misalnya pergerakan mobil, pesawat terbang, benda langit, aliran fluida).

2. Fenomena kelistrikan (misalnya arus listrik, pemanasan konduktor pembawa arus, elektrifikasi benda).

3. Fenomena kemagnetan (misalnya pengaruh magnet pada besi, pengaruh medan magnet bumi terhadap jarum kompas).

4. Fenomena optik (misalnya pantulan cahaya dari cermin, pancaran sinar cahaya dari berbagai sumber cahaya).

5. Fenomena termal (mencairnya es, air mendidih, pemuaian termal suatu benda).

6. Fenomena atom (misalnya pengoperasian reaktor atom, peluruhan nuklir, proses yang terjadi di dalam bintang).

7. Suara fenomena (bel berbunyi, musik, guntur, kebisingan).

Istilah fisik- ini adalah kata-kata khusus yang digunakan dalam fisika untuk singkatnya, kepastian dan kenyamanan.

Tubuh fisik– ini adalah setiap benda di sekitar kita. (Menunjukkan tubuh fisik: pena, buku, meja)

Zat- ini adalah segala sesuatu yang membentuk tubuh fisik. (Menunjukkan tubuh fisik yang terdiri dari zat berbeda)

Urusan- ini adalah segala sesuatu yang ada di Alam Semesta terlepas dari kesadaran kita (benda langit, tumbuhan, hewan, dll.)

Fenomena fisik- ini adalah perubahan yang terjadi pada tubuh fisik.

Besaran fisis- ini adalah sifat-sifat benda atau fenomena yang dapat diukur.

Perangkat fisik– ini adalah perangkat khusus yang dirancang untuk mengukur besaran fisika dan melakukan eksperimen.


Besaran fisis:
tinggi h, massa m, lintasan s, kecepatan v, waktu t, suhu t, volume V, dsb.

Satuan pengukuran besaran fisis:

Sistem Satuan Internasional SI:

(sistem internasional)

Dasar:

Panjang - 1 m - (meter)

Waktu - 1 detik - (detik)

Berat - 1 kg - (kilogram)

Derivatif:

Volume - 1 m³ - (meter kubik)

Kecepatan - 1 m/s - (meter per detik)


Dalam ungkapan ini:

nomor 10 - nilai numerik waktu,

huruf “s” merupakan singkatan dari satuan waktu (sekon),

dan kombinasi 10 detik adalah nilai waktu.

Awalan pada nama unit:

Untuk memudahkan pengukuran besaran fisis, selain satuan dasar, digunakan beberapa satuan, yaitu 10, 100, 1000, dst. lebih mendasar

g - hekto (×100) k – kilo (× 1000) M – mega (× 1000 000)

1 km (kilometer) 1 kg (kilogram)

1 km = 1000 m = 10³ m 1 kg = 1000 g = 10³ g

Berbagai perubahan terus menerus terjadi di alam (hidup dan tak hidup). Matahari terbit dan terbenam - malam berganti siang. Saat terjadi badai petir, kilat menyambar dan guntur bergemuruh berulang kali. Pepohonan ditutupi dedaunan hijau di musim semi. Sebuah pesawat terbang tinggi di langit. Dengan menekan tombol pada remote control, kita menyalakan TV.

Segala perubahan yang terjadi di alam disebut fenomena alam.

Dalam setiap ilmu pengetahuan digunakan kata atau ungkapan yang merupakan nama dari konsep – istilah tertentu. Anda telah menggunakan istilah matematika "grafik", "gambar", "rumus", Anda tahu apa arti kata-kata seperti "subjek", "kalimat", "akhiran", "puisi", dll. dalam bahasa dan sastra Ukraina. Dalam fisika Ada juga tenggat waktu. Salah satu konsep paling umum yang digunakan dalam fisika adalah konsep materi. Dalam fisika, materi dipahami sebagai segala sesuatu yang ada di alam, terlepas dari apakah kita mengetahui keberadaannya atau tidak.

Perubahan yang terjadi di alam merupakan manifestasi dari pergerakan materi. Sebuah pesawat terbang di angkasa, setetes air hujan turun, sebuah perahu melayang melewati pantai, seorang siswa berangkat ke sekolah. Dalam semua kasus ini, kita melihat bahwa seiring berjalannya waktu, posisi pesawat relatif terhadap awan dan tetesan air hujan di kaca jendela berubah, dan siswa tersebut mendekati sekolah.

Fenomena yang kita persepsikan sebagai gerak berbagai benda dan bagian-bagiannya relatif satu sama lain disebut fenomena mekanis.

Pergerakan materi tidak terlihat oleh kita: genangan air mengering setelah hujan, air mendidih dalam ketel, baja meleleh di tungku perapian terbuka, sinar matahari memanaskan bumi. Fenomena seperti ini disebut termal. Fenomena termal dikaitkan dengan perubahan mikrokosmos - pergerakan atom, molekul, dan radiasinya yang tidak terlihat.

Saat kegelapan turun, kita menyalakan lampu. Tindakan perangkat listrik adalah konsekuensi dari pergerakan dan interaksi muatan listrik, yang pembawanya adalah partikel elementer - bahkan formasi yang lebih kecil dari molekul dan atom. Dalam hal ini kita berhadapan dengan fenomena kelistrikan. Petir merupakan salah satu manifestasi fenomena kelistrikan yang terjadi di alam (Gbr. 1.1).

Fenomena kemagnetan erat kaitannya dengan fenomena kelistrikan. Jarum kompas magnet berubah orientasi jika Anda meletakkan kawat di dekatnya dan mengalirkan arus listrik melaluinya. Fenomena magnet menjadi sangat penting untuk pengoperasian motor listrik, banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, industri dan transportasi. Salah satu manifestasi fenomena listrik dan magnet di alam adalah aurora (Gbr. 1.2).

Pelangi setelah hujan (Gbr. 1.3), birunya langit, gambar di layar bioskop, permainan warna pada sayap kupu-kupu, dan permukaan piringan kompak merupakan manifestasi dari fenomena cahaya (Gbr. 1.3), .1.4).

Semua fenomena ini dipelajari oleh fisika, oleh karena itu disebut fenomena fisika.

Fenomena-fenomena yang terjadi di alam saling berhubungan, karena merupakan manifestasi dari pergerakan materi. Arus yang mengalir melalui kumparan bola lampu (fenomena listrik) menyebabkannya bersinar (fenomena termal) dan memancarkan cahaya (fenomena optik). Akibat pelepasan petir, udara memanas dan mengembang dengan cepat, itulah sebabnya kita mendengar guntur. Dengan mempelajari berbagai fenomena, fisikawan menemukan penyebab asal usulnya dan hubungan di antara fenomena tersebut.

Dalam fisika, istilah tubuh fisik atau tubuh digunakan secara luas. Misalnya, jika ciri-ciri umum gerak mekanis dipelajari, maka tidak menjadi masalah benda mana yang akan bergerak. Sebuah batu, bola, apel, atau benda lain apa pun yang dilempar ke atas atau miring ke cakrawala akan meningkatkan gerakannya, dan setelah mencapai posisi tertinggi, akan mulai jatuh dengan kecepatan yang semakin meningkat. Ketika mempelajari gerakan-gerakan seperti itu, fisikawan mengatakan: sebuah benda dilempar vertikal ke atas atau sebuah benda dilempar dengan sudut terhadap cakrawala. Pergerakan pesawat ruang angkasa yang mengantarkan astronot ke Stasiun Orbital Luar Angkasa Internasional dan kapal yang membawa kargo baru tunduk pada hukum yang sama.

Memanaskan wajan aluminium atau baja sifatnya sama. Oleh karena itu, istilah benda dalam fisika berarti suatu benda ketika mempelajari fenomena mekanik, termal, atau fenomena lain yang terjadi dengan partisipasinya. Contoh benda fisik adalah batu, burung, kapal, air dalam periuk, gas dalam silinder, mobil, balon dan udara yang ada di dalamnya, Bumi.

PERTANYAAN DAN TUGAS

1. Apa yang dimaksud dengan fenomena fisika?

2. Apa yang dimaksud dengan materi?

3. Jenis fenomena fisika apa yang kamu ketahui?

4. Berikan dua atau tiga contoh fenomena mekanik, termal, listrik, optik yang Anda amati pada siang hari.

5. Berikan contoh benda fisika yang kamu gunakan di kelas fisika, di rumah saat makan siang, yang kamu lihat saat berangkat ke sekolah.

Sejak zaman kuno, orang telah mengumpulkan informasi tentang dunia tempat mereka tinggal. Hanya ada satu ilmu pengetahuan yang menyatukan semua informasi tentang alam yang dikumpulkan umat manusia saat itu. Pada saat itu, masyarakat belum mengetahui bahwa mereka sedang mengamati contoh fenomena fisika. Saat ini ilmu tersebut disebut “ilmu alam”.

Apa yang dipelajari ilmu fisika?

Seiring waktu, gagasan ilmiah tentang dunia di sekitar kita telah berubah secara nyata - masih banyak lagi gagasan lainnya. Ilmu pengetahuan alam terpecah menjadi banyak ilmu tersendiri, antara lain: biologi, kimia, astronomi, geografi dan lain-lain. Di antara ilmu-ilmu tersebut, fisika bukanlah yang terakhir. Penemuan dan pencapaian di bidang ini telah memungkinkan umat manusia memperoleh pengetahuan baru. Ini termasuk struktur dan perilaku berbagai objek dengan berbagai ukuran (dari bintang raksasa hingga partikel terkecil - atom dan molekul).

Tubuh fisik adalah...

Ada istilah khusus “materi”, yang dalam kalangan ilmiah digunakan untuk menggambarkan segala sesuatu yang ada di sekitar kita. Tubuh fisik yang terdiri dari materi adalah zat apa pun yang menempati tempat tertentu dalam ruang. Setiap benda fisik yang beraksi dapat disebut sebagai contoh fenomena fisik. Berdasarkan definisi ini, kita dapat mengatakan bahwa benda apa pun adalah tubuh fisik. Contoh benda fisik: kancing, buku catatan, lampu gantung, cornice, Bulan, anak laki-laki, awan.

Apa yang dimaksud dengan fenomena fisik

Segala hal selalu berubah. Ada benda yang bergerak, ada yang bersentuhan dengan benda lain, dan ada pula yang berputar. Bukan tanpa alasan bahwa bertahun-tahun yang lalu filsuf Heraclitus mengucapkan ungkapan “Segala sesuatu mengalir, segala sesuatu berubah.” Para ilmuwan bahkan memiliki istilah khusus untuk perubahan tersebut - ini semua adalah fenomena.

Fenomena fisik mencakup segala sesuatu yang bergerak.

Jenis fenomena fisik apa yang ada?

  • Panas.

Ini adalah fenomena ketika, karena pengaruh suhu, beberapa benda mulai berubah (bentuk, ukuran dan kondisi berubah). Contoh fenomena fisik: di bawah pengaruh hangatnya sinar matahari musim semi, es mencair dan berubah menjadi cair; dengan permulaan cuaca dingin, genangan air membeku, air mendidih menjadi uap.

  • Mekanis.

Fenomena-fenomena ini mencirikan perubahan posisi suatu benda terhadap benda lainnya. Contoh: jam berjalan, bola melompat, pohon bergetar, pulpen menulis, air mengalir. Mereka semua sedang bergerak.

  • Listrik.

Sifat dari fenomena ini sepenuhnya sesuai dengan namanya. Kata “listrik” berasal dari bahasa Yunani, dimana “elektron” berarti “kuning”. Contohnya cukup sederhana dan mungkin familiar bagi banyak orang. Saat Anda tiba-tiba melepas sweter wol, Anda mendengar suara retakan kecil. Jika Anda melakukannya dengan mematikan lampu di dalam ruangan, Anda dapat melihat kilauan.

  • Lampu.

Benda yang ikut serta dalam fenomena yang berhubungan dengan cahaya disebut bercahaya. Sebagai contoh fenomena fisik, kita dapat mengutip bintang terkenal di tata surya kita - Matahari, serta bintang lainnya, lampu, dan bahkan serangga kunang-kunang.

  • Suara.

Perambatan bunyi, tingkah laku gelombang bunyi ketika bertabrakan dengan suatu rintangan, serta fenomena-fenomena lain yang entah bagaimana berhubungan dengan bunyi, termasuk dalam fenomena fisika jenis ini.

  • Optik.

Itu terjadi berkat cahaya. Misalnya manusia dan hewan bisa melihat karena ada cahaya. Kelompok ini juga mencakup fenomena perambatan dan pembiasan cahaya, pemantulannya dari suatu benda dan melewati berbagai media.

Sekarang Anda tahu apa itu fenomena fisik. Namun, perlu dipahami bahwa ada perbedaan tertentu antara fenomena alam dan fisik. Jadi, dalam suatu fenomena alam, beberapa fenomena fisika terjadi secara bersamaan. Misalnya, ketika petir menyambar tanah, efek berikut akan terjadi: suara, listrik, panas, dan cahaya.

Seseorang terus-menerus dihadapkan pada fenomena cahaya. Segala sesuatu yang berhubungan dengan munculnya cahaya, perambatannya 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 lautan dan langit, dan banyak lainnya.

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

Apa yang dilihat seseorang?

Mata manusia didesain sedemikian rupa sehingga ia hanya bisa melihat warna pelangi. Saat ini telah diketahui bahwa spektrum pelangi tidak terbatas pada warna merah di satu sisi dan ungu di sisi lain. Setelah merah muncul inframerah, setelah ungu muncul ultraviolet. Banyak hewan dan serangga yang dapat melihat warna-warna ini, namun sayangnya manusia tidak dapat melihatnya. Tetapi seseorang dapat membuat perangkat yang menerima dan memancarkan gelombang cahaya dengan panjang yang sesuai.

Pembiasan sinar

Cahaya tampak adalah warna pelangi, dan cahaya putih, seperti sinar matahari, adalah kombinasi sederhana dari warna-warna ini. Jika Anda menempatkan prisma dalam berkas cahaya putih terang, prisma akan terurai menjadi warna atau panjang gelombang penyusunnya. Pertama akan muncul warna merah dengan panjang gelombang lebih panjang, kemudian oranye, kuning, hijau, biru dan terakhir ungu, yang memiliki panjang gelombang terpendek dalam cahaya tampak.

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

Mengapa langit berwarna biru?

Para orang tua muda sering kali dibingungkan oleh pertanyaan-pertanyaan yang sekilas sederhana tentang alasan mereka. Terkadang itu adalah jawaban yang paling sulit. Hampir semua contoh fenomena optik di alam dapat dijelaskan oleh ilmu pengetahuan modern.

Sinar matahari yang menyinari langit pada siang hari berwarna putih, artinya secara teori seharusnya langit juga berwarna putih cerah. Agar terlihat biru, diperlukan beberapa proses pada cahaya saat melewati atmosfer bumi. Inilah yang terjadi: Sebagian cahaya melewati ruang bebas antar molekul gas di atmosfer, mencapai permukaan bumi dan tetap berwarna putih seperti saat permulaannya. Namun sinar matahari bertemu dengan molekul gas, yang seperti oksigen, diserap dan kemudian dihamburkan ke segala arah.

Atom-atom dalam molekul gas diaktifkan oleh cahaya yang diserapnya dan kembali memancarkan foton cahaya dengan panjang gelombang mulai dari merah hingga ungu. Jadi, sebagian cahaya diarahkan ke bumi, sisanya dikirim kembali ke Matahari. Kecerahan cahaya yang dipancarkan tergantung pada warnanya. Delapan foton cahaya biru dilepaskan untuk setiap foton cahaya merah. Oleh karena itu, cahaya biru delapan kali lebih terang dibandingkan cahaya 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 diberikan para dewa kepada mereka. Memang, pita warna-warni yang indah selalu muncul di langit entah dari mana, dan kemudian menghilang secara misterius. Saat ini kita mengetahui bahwa pelangi adalah salah satu contoh fenomena optik dalam fisika, namun kita tidak pernah berhenti mengaguminya setiap kali kita melihatnya di langit. Menariknya, setiap pengamat melihat pelangi yang berbeda-beda, yang tercipta dari pancaran 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. Namun matahari saja tidak cukup muncul saat hujan. Tempatnya harus rendah, dan pengamat harus berdiri sehingga matahari berada di belakangnya, dan melihat ke tempat yang sedang hujan atau baru saja hujan.

Sinar matahari yang datang dari angkasa jauh menangkap tetesan air hujan. Bertindak seperti prisma, tetesan hujan membiaskan setiap warna yang tersembunyi dalam cahaya putih. Jadi, ketika seberkas sinar putih melewati tetesan air hujan, tiba-tiba ia terpecah menjadi sinar-sinar warna-warni yang indah. Di dalam tetesan, mereka bertemu dengan dinding bagian dalam, yang berfungsi seperti cermin, dan sinar dipantulkan ke arah yang sama saat mereka memasuki tetesan.

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

Apa warna airnya?

Jawabannya jelas - airnya berwarna biru. Jika Anda menuangkan air bersih ke dalam gelas, semua orang akan melihat kejernihannya. Hal ini disebabkan karena jumlah air di dalam gelas terlalu sedikit dan warnanya terlalu pucat untuk dilihat.

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

Matahari terbit dan terbenam

Ini juga merupakan contoh fenomena optik yang diamati manusia setiap hari. Saat matahari terbit dan terbenam, ia mengarahkan sinarnya dengan sudut tertentu terhadap tempat pengamat berada. Mereka memiliki jalur yang lebih panjang dibandingkan saat matahari berada di puncaknya.

Lapisan udara di atas permukaan bumi seringkali mengandung banyak debu atau partikel uap air mikroskopis. Sinar matahari melewati sudut terhadap permukaan dan disaring. Sinar merah memiliki panjang gelombang radiasi terpanjang sehingga lebih mudah menembus tanah dibandingkan sinar biru, yang memiliki gelombang pendek yang dipantulkan oleh partikel debu dan air. Oleh karena itu, pada saat fajar pagi dan sore hari, seseorang hanya mengamati sebagian sinar matahari yang sampai ke bumi, yaitu yang berwarna merah.

Pertunjukan cahaya planet

Aurora yang khas adalah tampilan cahaya warna-warni di langit malam yang bisa dilihat setiap malam di Kutub Utara. Berubah dalam bentuk yang aneh, pita besar cahaya biru kehijauan dengan bintik oranye dan merah terkadang lebarnya mencapai lebih dari 160 km dan panjangnya dapat mencapai 1.600 km.

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

Bagaimana semuanya?

Matahari adalah bola gas besar yang sebagian besar terdiri dari atom hidrogen dan helium. Mereka semua memiliki proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang mengorbit di sekelilingnya. Lingkaran gas panas yang konstan menyebar ke luar angkasa dalam bentuk angin matahari. Proton dan elektron yang tak terhitung jumlahnya ini melaju dengan kecepatan 1000 km per detik.

Ketika partikel angin matahari mencapai Bumi, mereka tertarik oleh medan magnet planet yang kuat. Bumi merupakan magnet raksasa dengan garis-garis magnet yang bertemu di Kutub Utara dan Selatan. Partikel yang tertarik mengalir 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 terisi energi baru. Setelah bertabrakan dengan proton dan elektron dari Matahari, mereka melepaskan foton cahaya. Misalnya, nitrogen yang kehilangan elektron menarik cahaya ungu dan biru, sedangkan nitrogen bermuatan bersinar merah tua. Oksigen yang terisi mengeluarkan lampu hijau dan merah. Jadi, partikel bermuatan menyebabkan udara berkilau dalam berbagai warna. Ini adalah aurora.

fatamorgana

Harus segera ditentukan bahwa fatamorgana bukanlah isapan jempol belaka, bahkan dapat difoto, melainkan contoh mistis dari fenomena fisik optik.

Ada banyak sekali bukti pengamatan fatamorgana, namun ilmu pengetahuan dapat memberikan penjelasan ilmiah atas keajaiban tersebut. Bentuknya bisa sesederhana sepetak air di antara pasir panas, atau bisa juga sangat rumit, membentuk gambaran kastil atau kapal fregat yang berpilar. Semua contoh fenomena optik ini diciptakan oleh permainan cahaya dan udara.

Gelombang cahaya membelok ketika melewati udara hangat dan kemudian udara dingin. Udara panas lebih dijernihkan dibandingkan udara dingin, sehingga molekul-molekulnya lebih aktif dan tersebar dalam jarak yang lebih jauh. Ketika suhu menurun, pergerakan molekul juga berkurang.

Penglihatan yang dilihat melalui lensa atmosfer bumi mungkin sangat berubah, terkompresi, meluas, atau terbalik. Hal ini karena sinar cahaya dibelokkan saat melewati udara hangat dan kemudian dingin, dan sebaliknya. Dan gambaran yang dibawa oleh aliran cahaya, misalnya langit, dapat dipantulkan di pasir panas dan tampak seperti bongkahan air, yang selalu menjauh saat mendekat.

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

Lingkaran cahaya

Untuk sebagian besar ilusi optik yang dapat diamati 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, pelangi berbeda dari pelangi biasa baik dalam penampilan maupun sifat-sifatnya.

Fenomena ini memiliki banyak ragam yang masing-masing indah dengan caranya sendiri. Namun agar ilusi optik jenis apa pun dapat terjadi, diperlukan kondisi tertentu.

Sebuah lingkaran cahaya muncul di langit ketika beberapa faktor terjadi bersamaan. Paling sering terlihat dalam cuaca dingin dengan kelembaban tinggi. Ada sejumlah besar kristal es di udara. Saat melewatinya, sinar matahari dibiaskan sedemikian rupa sehingga membentuk busur mengelilingi Matahari.

Meskipun 3 contoh terakhir dari fenomena optik mudah dijelaskan oleh sains modern, bagi pengamat awam fenomena tersebut sering kali tetap mistis dan misteri.

Setelah memeriksa contoh-contoh utama fenomena optik, kita yakin bahwa banyak di antaranya dapat dijelaskan oleh sains modern, terlepas dari mistisisme dan misterinya. Namun para ilmuwan masih memiliki banyak penemuan ke depan, petunjuk mengenai fenomena misterius yang terjadi di planet Bumi dan sekitarnya.