Optiskās parādības: piemēri dabā un interesanti fakti. Izmaiņas, kas notiek ar ķermeņiem, sauc par fizikālām parādībām.Fizikālās parādības ir piemēri un mēģinājumi tās izskaidrot.

“Optiskās parādības dabā”

1. Ievads

a) Optikas jēdziens

b) Optikas klasifikācija

c) Optika mūsdienu fizikas attīstībā

2. Parādības, kas saistītas ar gaismas atstarošanos

4. Polārblāzmas

Ievads

Optikas koncepcija

Pirmās seno zinātnieku idejas par gaismu bija ļoti naivas. Viņi domāja, ka vizuālie iespaidi rodas, kad priekšmeti tiek aptaustīti ar īpašiem plāniem taustekļiem, kas nāk ārā no acīm. Optika bija zinātne par redzi, tā šo vārdu var visprecīzāk iztulkot.

Pamazām viduslaikos optika no redzes zinātnes pārtapa gaismas zinātnē, ko veicināja objektīvu un kameras obscura izgudrojums. Šobrīd optika ir fizikas nozare, kas pēta gaismas emisiju un izplatīšanos dažādos medijos, kā arī mijiedarbību ar vielu. Ar redzi, acs uzbūvi un darbību saistītie jautājumi kļuva par atsevišķu zinātnes nozari – fizioloģisko optiku.

Optikas klasifikācija

Gaismas stari ir ģeometriskas līnijas, pa kurām izplatās gaismas enerģija; ņemot vērā daudzas optiskās parādības, varat izmantot ideju par tām. Šajā gadījumā mēs runājam par ģeometrisko (staru) optiku. Ģeometriskā optika ir kļuvusi plaši izplatīta apgaismojuma inženierijā, kā arī, ņemot vērā daudzu instrumentu un ierīču darbības - no palielināmajiem stikliem un stikliem līdz vissarežģītākajiem optiskajiem teleskopiem un mikroskopiem.

Iepriekš atklāto gaismas traucējumu, difrakcijas un polarizācijas parādību intensīva izpēte sākās 19. gadsimta sākumā. Šie procesi netika izskaidroti ģeometriskās optikas ietvaros, tāpēc bija jāņem vērā gaisma šķērsviļņu veidā. Tā rezultātā parādījās viļņu optika. Sākotnēji tika uzskatīts, ka gaisma ir elastīgi viļņi noteiktā vidē (pasaules ēterī), kas aizpilda pasaules telpu.

Bet angļu fiziķis Džeimss Maksvels 1864. gadā radīja gaismas elektromagnētisko teoriju, saskaņā ar kuru gaismas viļņi ir elektromagnētiskie viļņi ar atbilstošu garuma diapazonu.

Un jau 20. gadsimta sākumā jauni pētījumi parādīja, ka, lai izskaidrotu dažas parādības, piemēram, fotoelektrisko efektu, ir nepieciešams attēlot gaismas staru savdabīgu daļiņu plūsmas formā - gaismas kvanti. Īzakam Ņūtonam bija līdzīgs uzskats par gaismas dabu pirms 200 gadiem savā "gaismas izplūdes teorijā". Tagad kvantu optika to dara.

Optikas nozīme mūsdienu fizikas attīstībā.

Optikai bija arī nozīmīga loma mūsdienu fizikas attīstībā. Divu svarīgāko un revolucionārāko divdesmitā gadsimta teoriju (kvantu mehānikas un relativitātes teorijas) rašanās principā ir saistīta ar optisko izpēti. Optiskās metodes vielas analīzei molekulārā līmenī ir radījušas īpašu zinātnes jomu - molekulāro optiku, kas ietver arī optisko spektroskopiju, ko izmanto mūsdienu materiālzinātnē, plazmas pētījumos un astrofizikā. Ir arī elektronu un neitronu optika.

Pašreizējā attīstības stadijā ir izveidots elektronu mikroskops un neitronu spogulis, izstrādāti atomu kodolu optiskie modeļi.

Optika, kas ietekmē dažādu mūsdienu fizikas jomu attīstību, pati par sevi šodien atrodas straujas attīstības periodā. Galvenais stimuls šai attīstībai bija lāzeru izgudrošana - intensīvi koherentas gaismas avoti. Rezultātā viļņu optika pacēlās uz augstāku līmeni – koherentās optikas līmeni.

Pateicoties lāzeru parādīšanās, ir parādījušās daudzas zinātnes un tehnikas attīstības jomas. Starp tiem ir nelineārā optika, hologrāfija, radiooptika, pikosekundu optika, adaptīvā optika utt.

Radiooptika radās radiotehnikas un optikas krustpunktā un nodarbojas ar informācijas pārraides un apstrādes optisko metožu izpēti. Šīs metodes ir apvienotas ar tradicionālajām elektroniskajām metodēm; Rezultāts bija zinātniski tehniskais virziens, ko sauc par optoelektroniku.

Šķiedru optikas priekšmets ir gaismas signālu pārraide caur dielektriskajām šķiedrām. Izmantojot nelineārās optikas sasniegumus, ir iespējams mainīt gaismas stara viļņu fronti, kas tiek modificēta, gaismai izplatoties noteiktā vidē, piemēram, atmosfērā vai ūdenī. Līdz ar to ir radusies adaptīvā optika, kas tiek intensīvi attīstīta. Ar to cieši saistīta ir fotoenerģētika, kas parādās mūsu acu priekšā un jo īpaši nodarbojas ar gaismas enerģijas efektīvas pārraides jautājumiem pa gaismas kūli. Mūsdienu lāzertehnoloģijas ļauj radīt gaismas impulsus, kuru ilgums ir tikai pikosekundes. Šādi impulsi izrādās unikāls “rīks”, lai pētītu vairākus ātrus procesus vielā un jo īpaši bioloģiskajās struktūrās. Ir radies un tiek attīstīts īpašs virziens – pikosekundu optika; Fotobioloģija ar to ir cieši saistīta. Nepārspīlējot var teikt, ka mūsdienu optikas sasniegumu plaša praktiska izmantošana ir priekšnoteikums zinātnes un tehnikas progresam. Optika cilvēka prātam pavēra ceļu uz mikrokosmosu, kā arī ļāva tam iekļūt zvaigžņu pasauļu noslēpumos. Optika aptver visus mūsu prakses aspektus.

Parādības, kas saistītas ar gaismas atstarošanos.

Objekts un tā atspulgs

Tas, ka klusā ūdenī atspoguļotā ainava neatšķiras no īstās, bet ir tikai apgriezta otrādi, ir tālu no patiesības.

Ja cilvēks vēlu vakarā skatās, kā ūdenī atspīd lampas vai kā atspīd krasts, kas nolaižas uz ūdeni, tad atspulgs viņam šķitīs saīsināts un pilnībā “pazudīs”, ja novērotājs atrodas augstu virs ūdens virsmas. ūdens. Tāpat nekad nevar redzēt akmens virsotnes atspulgu, kura daļa ir iegremdēta ūdenī.

Ainava novērotājam šķiet tā, it kā to skatītu no punkta, kas atrodas tikpat zem ūdens virsmas, cik novērotāja acs atrodas virs ūdens virsmas. Atšķirība starp ainavu un tās attēlu samazinās, acij tuvojoties ūdens virsmai, kā arī objektam attālinoties.

Cilvēkiem bieži šķiet, ka krūmu un koku atspulgam dīķī ir košākas krāsas un bagātīgāki toņi. Šo iezīmi var pamanīt arī, vērojot objektu atspīdumu spogulī. Šeit psiholoģiskajai uztverei ir lielāka loma nekā fenomena fiziskajai pusei. Spoguļa rāmis un dīķa krasti ierobežo nelielu ainavas laukumu, aizsargājot cilvēka sānu redzi no pārmērīgas izkliedētās gaismas, kas nāk no visām debesīm un apžilbinot novērotāju, tas ir, viņš skatās uz nelielu ainava it kā caur tumšu šauru cauruli. Samazinot atstarotās gaismas spilgtumu salīdzinājumā ar tiešo gaismu, cilvēkiem ir vieglāk novērot debesis, mākoņus un citus spilgti apgaismotus objektus, kas, tieši novērojot, ir pārāk spilgti acij.

Atstarošanas koeficienta atkarība no gaismas krišanas leņķa.

Uz divu caurspīdīgu nesēju robežas gaisma daļēji atstarojas, daļēji pāriet citā vidē un tiek lauzta un daļēji absorbēta. Atstarotās enerģijas attiecību pret krītošo enerģiju sauc par atstarošanas koeficientu. Caur vielu pārraidītās gaismas enerģijas attiecību pret krītošās gaismas enerģiju sauc par caurlaidību.

Atstarošanas un caurlaidības koeficienti ir atkarīgi no optiskajām īpašībām, blakus esošajiem medijiem un gaismas krišanas leņķa. Tātad, ja gaisma krīt uz stikla plāksnes perpendikulāri (krišanas leņķis α = 0), tad tikai 5% no gaismas enerģijas tiek atspoguļoti un 95% iet caur saskarni. Palielinoties krišanas leņķim, palielinās atstarotās enerģijas daļa. Krituma leņķī α=90˚ tas ir vienāds ar vienotību.

Caur stikla plāksni atstarotās un pārraidītās gaismas intensitātes atkarību var izsekot, novietojot plāksni dažādos leņķos pret gaismas stariem un novērtējot intensitāti ar aci.

Interesanti arī ar aci novērtēt no rezervuāra virsmas atstarotās gaismas intensitāti atkarībā no krišanas leņķa, vērot saules staru atspīdumu no mājas logiem dažādos krišanas leņķos dienas laikā, saulrietā un saullēktā.

Drošības brilles

Parastais logu stikls daļēji pārraida siltuma starus. Tas ir piemērots izmantošanai ziemeļu apgabalos, kā arī siltumnīcās. Dienvidos telpas tā pārkarst, ka grūti tajās strādāt. Aizsardzība pret Sauli ir saistīta vai nu ar koku ēnojumu, vai arī izvēloties labvēlīgu ēkas orientāciju rekonstrukcijas laikā. Abi dažreiz ir grūti un ne vienmēr izpildāmi.

Lai stikls nepārnestu siltuma starus, tas ir pārklāts ar plānām caurspīdīgām metāla oksīdu plēvēm. Tādējādi alvas-antimona plēve nepārlaiž vairāk kā pusi no termiskajiem stariem, un pārklājumi, kas satur dzelzs oksīdu, pilnībā atstaro ultravioletos starus un 35-55% termisko staru.

Filmu veidojošo sāļu šķīdumus no smidzināšanas pudeles uzklāj uz stikla karstās virsmas tā termiskās apstrādes vai formēšanas laikā. Augstā temperatūrā sāļi pārvēršas oksīdos, kas ir cieši saistīti ar stikla virsmu.

Līdzīgā veidā tiek izgatavotas brilles saulesbrillēm.

Pilnīga iekšējā gaismas atstarošana

Skaists skats ir strūklaka, kuras izmestās strūklas tiek apgaismotas no iekšpuses. To var attēlot normālos apstākļos, veicot šādu eksperimentu (1. att.). Augstā skārda kārbā izurbiet apaļu caurumu 5 cm augstumā no apakšas ( A) ar diametru 5-6 mm. Spuldze ar ligzdu rūpīgi jāiesaiņo celofāna papīrā un jānovieto pretī caurumam. Jums ir nepieciešams ielej ūdeni burkā. Atverot caurumu A, mēs iegūstam strūklu, kas tiks apgaismota no iekšpuses. Tumšā telpā tas spilgti spīd un izskatās ļoti iespaidīgi. Straumei var piešķirt jebkuru krāsu, gaismas staru ceļā novietojot krāsainu stiklu b. Ja ieliek pirkstu straumes ceļā, ūdens izšļakstās un šie pilieni spoži spīd.

Šīs parādības izskaidrojums ir diezgan vienkāršs. Gaismas stars iet gar ūdens straumi un ietriecas izliektā virsmā leņķī, kas ir lielāks par ierobežojošo leņķi, piedzīvo pilnīgu iekšējo atstarojumu un pēc tam atkal ietriecas pretējā straumes pusē leņķī, kas atkal ir lielāks par ierobežojošo. Tātad stars iet gar strūklu, noliecoties kopā ar to.

Bet, ja gaisma pilnībā atstarotos strūklas iekšpusē, tad no ārpuses tā nebūtu redzama. Daļu gaismas izkliedē ūdens, gaisa burbuļi un dažādi tajā esošie piemaisījumi, kā arī strūklas nelīdzenās virsmas dēļ, tāpēc tā ir redzama no ārpuses.

Cilindrisks gaismas vads

Ja virzīsiet gaismas staru uz cieta stikla izliekta cilindra vienu galu, pamanīsiet, ka gaisma nāks ārā no tā otra gala (2. att.); Caur cilindra sānu virsmu gandrīz nenāk gaisma. Gaismas iziešana caur stikla cilindru ir izskaidrojama ar to, ka, krītot uz cilindra iekšējo virsmu leņķī, kas ir lielāks par ierobežojošo, gaisma daudzkārt pilnībā atstarojas un sasniedz galu.

Jo plānāks ir cilindrs, jo biežāk stars tiks atstarots un lielāka gaismas daļa nokritīs uz cilindra iekšējo virsmu leņķos, kas ir lielāki par ierobežojošo.

Dimanti un dārgakmeņi

Kremlī ir apskatāma Krievijas dimantu fonda izstāde.

Gaisma zālē ir nedaudz aptumšota. Juvelieru darinājumi mirdz logos. Šeit jūs varat redzēt tādus dimantus kā "Orlovs", "Shah", "Maria", "Valentina Tereškova".

Briljantu brīnišķīgās gaismas spēles noslēpums ir tas, ka šim akmenim ir augsts laušanas koeficients (n=2,4173) un līdz ar to neliels kopējā iekšējā atstarošanās leņķis (α=24˚30′) un lielāka izkliede, izraisot baltās gaismas sadalīšanos līdz vienkāršām krāsām.

Turklāt gaismas spēle dimantā ir atkarīga no tā griezuma pareizības. Dimanta šķautnes vairākas reizes atstaro gaismu kristālā. Pateicoties augstas klases dimantu lielajai caurspīdīgumam, gaisma to iekšienē gandrīz nezaudē savu enerģiju, bet tikai sadalās vienkāršās krāsās, kuru stari pēc tam izplūst dažādos, visnegaidītākajos virzienos. Pagriežot akmeni, mainās no akmens izplūstošās krāsas, un šķiet, ka tas pats par sevi ir daudzu spilgtu daudzkrāsainu staru avots.

Ir dimanti sarkanā, zilganā un ceriņu krāsā. Dimanta spīdums ir atkarīgs no tā griezuma. Ja skatāties caur labi izgrieztu, ūdens caurspīdīgu dimantu gaismā, akmens šķiet pilnīgi necaurspīdīgs, un dažas tā šķautnes šķiet vienkārši melnas. Tas notiek tāpēc, ka gaisma, kas pilnībā atspīd iekšēji, izplūst pretējā virzienā vai uz sāniem.

Skatoties no gaismas puses, augšējais griezums spīd daudzās krāsās un vietām ir spīdīgs. Dimanta augšējo malu spožo dzirksti sauc par dimanta spīdumu. Šķiet, ka dimanta apakšdaļa no ārpuses ir sudrabota, un tai ir metālisks spīdums.

Caurspīdīgākie un lielākie dimanti kalpo kā dekorācija. Mazie dimanti tiek plaši izmantoti tehnoloģijās kā griešanas vai slīpēšanas instruments metālapstrādes mašīnām. Dimantus izmanto, lai pastiprinātu urbjinstrumentu galvas urbumu urbšanai cietos akmeņos. Šāda dimanta izmantošana ir iespējama tā lielās cietības dēļ. Citi dārgakmeņi vairumā gadījumu ir alumīnija oksīda kristāli ar krāsvielu oksīdu piejaukumu - hromu (rubīnu), varu (smaragdu), mangānu (ametistu). Tās izceļas arī ar cietību, izturību un skaistām krāsām un “gaismas spēli”. Šobrīd viņi spēj mākslīgi iegūt lielus alumīnija oksīda kristālus un nokrāsot tos vēlamajā krāsā.

Gaismas izkliedes parādības skaidrojamas ar dabas krāsu dažādību. Angļu zinātnieks Īzaks Ņūtons 17. gadsimtā veica veselu optisko eksperimentu komplektu ar prizmām. Šie eksperimenti parādīja, ka baltā gaisma nav fundamentāla, tā jāuzskata par kompozītu (“nehomogēnu”); galvenās ir dažādas krāsas (“vienveidīgie” stari jeb “monohromatiskie” stari). Baltās gaismas sadalīšanās dažādās krāsās notiek tāpēc, ka katrai krāsai ir sava refrakcijas pakāpe. Šie Ņūtona secinājumi atbilst mūsdienu zinātnes idejām.

Līdz ar refrakcijas koeficienta izkliedi tiek novērota gaismas absorbcijas, caurlaidības un atstarošanas koeficientu izkliede. Tas izskaidro dažādus efektus, apgaismojot ķermeņus. Piemēram, ja ir kāds gaismai caurspīdīgs ķermenis, kuram sarkanai gaismai caurlaidības koeficients ir liels un atstarošanas koeficients mazs, bet zaļajai gaismai ir otrādi: caurlaidības koeficients ir mazs un atstarošanas koeficients liels, tad caurlaidīgajā gaismā ķermenis izskatīsies sarkans, bet atstarotā gaismā tas ir zaļš. Šādas īpašības piemīt, piemēram, hlorofilam, zaļai vielai, kas atrodas augu lapās un ir atbildīga par tā zaļo krāsu. Hlorofila šķīdums spirtā izskatās sarkans, skatoties pret gaismu. Atstarotajā gaismā tas pats risinājums izskatās zaļš.

Ja ķermenim ir augsts absorbcijas koeficients un zemi caurlaidības un atstarošanas koeficienti, tad šāds ķermenis izskatīsies melns un necaurspīdīgs (piemēram, sodrēji). Ļoti baltam, necaurspīdīgam korpusam (piemēram, magnija oksīdam) ir atstarošanas spēja, kas ir tuvu vienotībai visos viļņu garumos, kā arī ļoti zemi caurlaidības un absorbcijas koeficienti. Korpusam (stiklam), kas ir pilnīgi caurspīdīgs gaismai, ir zems atstarošanas un absorbcijas koeficients un caurlaidība, kas ir tuvu vienotībai visos viļņu garumos. Krāsainajā stiklā dažiem viļņu garumiem caurlaidības un atstarošanas koeficienti ir praktiski vienādi ar nulli, un attiecīgi absorbcijas koeficients tiem pašiem viļņu garumiem ir tuvu vienībai.

Parādības, kas saistītas ar gaismas laušanu

Daži mirāžu veidi. No lielākās mirāžu daudzveidības izdalīsim vairākus veidus: “ezera” mirāžas, sauktas arī par apakšējām mirāžām, augšējās mirāžas, dubultās un trīskāršās mirāžas, ultratālās redzes mirāžas.

Virs ļoti sakarsušas virsmas parādās zemākas (“ezera”) mirāžas. Gluži pretēji, izcilas mirāžas parādās uz ļoti vēsas virsmas, piemēram, virs auksta ūdens. Ja apakšējās mirāžas parasti tiek novērotas tuksnešos un stepēs, tad augšējās tiek novērotas ziemeļu platuma grādos.

Augšējās mirāžas ir daudzveidīgas. Dažos gadījumos tie dod tiešu attēlu, citos gadījumos gaisā parādās apgriezts attēls. Mirāžas var būt dubultas, ja tiek novēroti divi attēli, viens vienkāršs un viens apgriezts. Šos attēlus var atdalīt ar gaisa joslu (viens var atrasties virs horizonta līnijas, otrs zem tās), taču tie var tieši saplūst viens ar otru. Reizēm parādās vēl viens – trešais attēls.

Īpaši pārsteidzošas ir īpaši liela attāluma redzes mirāžas. K. Flammarions savā grāmatā “Atmosfēra” apraksta šādas mirāžas piemēru: “Pamatojoties uz vairāku uzticamu personu liecībām, varu ziņot par mirāžu, kas tika redzēta Vervjē pilsētā (Beļģijā) 1815. gada jūnijā. Kādu rītu , pilsētas iedzīvotāji debesīs redzēja armiju, un tas bija tik skaidri, ka varēja atšķirt artilēristu tērpus un pat, piemēram, lielgabalu ar nolūzušu riteni, kas grasījās nokrist... Bija rīts par Vaterlo kauju!” Aprakstīto mirāžu krāsaina akvareļa formā attēlojis viens no aculieciniekiem. Attālums no Vaterlo līdz Vervjerai taisnā līnijā ir vairāk nekā 100 km. Ir zināmi gadījumi, kad līdzīgas mirāžas tika novērotas lielos attālumos - līdz 1000 km. “Lidojošais holandietis” būtu attiecināms tieši uz šādām mirāžām.

Apakšējās (“ezera”) mirāžas skaidrojums. Ja gaiss pie zemes virsmas ir ļoti karsts un līdz ar to tā blīvums ir salīdzinoši zems, tad laušanas koeficients virspusē būs mazāks nekā augstākos gaisa slāņos. Gaisa refrakcijas indeksa maiņa n ar augstumu h netālu no zemes virsmas aplūkotajā gadījumā ir parādīts 3. attēlā, a.

Saskaņā ar noteikto noteikumu gaismas stari netālu no zemes virsmas šajā gadījumā tiks saliekti tā, lai to trajektorija būtu izliekta uz leju. Lai punktā A ir novērotājs. Gaismas stars no noteikta zilo debesu apgabala iekļūs novērotāja acī, piedzīvojot norādīto izliekumu. Tas nozīmē, ka novērotājs redzēs atbilstošo debess posmu nevis virs horizonta līnijas, bet gan zem tās. Viņam šķitīs, ka viņš redz ūdeni, lai gan patiesībā viņa priekšā ir zilu debesu attēls. Ja iedomājamies, ka horizonta līnijas tuvumā atrodas pakalni, palmas vai citi objekti, tad novērotājs tos redzēs otrādi, pateicoties pamanītajam staru izliekumam un uztvers kā attiecīgo objektu atspulgus neesošajos. ūdens. Tā rodas ilūzija, kas ir “ezera” mirāža.

Vienkāršas izcilas mirāžas. Var pieņemt, ka gaiss pie pašas zemes virsmas vai ūdens netiek uzkarsēts, bet, gluži pretēji, ir jūtami atdzisis, salīdzinot ar augstākajiem gaisa slāņiem; n izmaiņas ar augstumu h parādītas 4. attēlā, a. Aplūkojamajā gadījumā gaismas stari ir saliekti tā, lai to trajektorija būtu izliekta uz augšu. Tāpēc tagad novērotājs var redzēt objektus, kas viņam paslēpti aiz horizonta, un viņš tos redzēs augšpusē, it kā karājoties virs horizonta līnijas. Tāpēc šādas mirāžas sauc par augšējo.

Augstākā mirāža var radīt gan vertikālu, gan apgrieztu attēlu. Attēlā redzamais tiešais attēls rodas, ja gaisa laušanas koeficients samazinās relatīvi lēni līdz ar augstumu. Kad refrakcijas indekss strauji samazinās, veidojas apgriezts attēls. Par to var pārliecināties, apsverot hipotētisku gadījumu - laušanas koeficients noteiktā augstumā h strauji samazinās (5. att.). Objekta stari, pirms sasniedz novērotāju A, piedzīvo pilnīgu iekšējo atspīdumu no robežas BC, zem kuras šajā gadījumā ir blīvāks gaiss. Var redzēt, ka augstākā mirāža dod objekta apgrieztu attēlu. Patiesībā starp gaisa slāņiem nav pēkšņas robežas, pāreja notiek pakāpeniski. Bet, ja tas notiek pietiekami asi, tad augstākā mirāža sniegs apgrieztu attēlu (5. att.).

Dubultās un trīskāršās mirāžas. Ja gaisa laušanas koeficients vispirms mainās ātri un pēc tam lēni, tad šajā gadījumā I apgabalā stari liecīsies ātrāk nekā II reģionā. Rezultātā parādās divi attēli (6., 7. att.). Gaismas stari 1, kas izplatās gaisa apgabalā I, veido apgrieztu objekta attēlu. 2. stari, kas izplatās galvenokārt II reģionā, ir mazāk saliekti un veido taisnu attēlu.

Lai saprastu, kā parādās trīskāršā mirāža, ir jāiedomājas trīs secīgi gaisa apgabali: pirmais (pie virsmas), kur laušanas koeficients lēnām samazinās līdz ar augstumu, nākamais, kur laušanas koeficients strauji samazinās, un trešais apgabals, kur. refrakcijas indekss atkal lēnām samazinās. Attēlā parādītas aplūkotās refrakcijas indeksa izmaiņas ar augstumu. Attēlā parādīts, kā notiek trīskārša mirāža. Stari 1 veido objekta apakšējo attēlu, tie sniedzas gaisa apgabala I robežās. Stari 2 veido apgrieztu attēlu; Es iekrītu II gaisa reģionā, šie stari izjūt spēcīgu izliekumu. Stari 3 veido objekta augšējo tiešo attēlu.

Īpaši liela attāluma redzes mirāža. Šo mirāžu būtība ir vismazāk pētīta. Ir skaidrs, ka atmosfērai jābūt caurspīdīgai, bez ūdens tvaikiem un piesārņojuma. Bet ar to nepietiek. Noteiktā augstumā virs zemes virsmas jāveidojas stabilam atdzesēta gaisa slānim. Zem un virs šī slāņa gaisam jābūt siltākam. Gaismas stars, kas nokļūst blīvā aukstā gaisa slānī, ir it kā “ieslēgts” tajā un izplatās cauri tam it kā caur tādu kā gaismas vadu. Stara ceļš 8. attēlā vienmēr ir izliekts pret mazāk blīvām gaisa zonām.

Īpaši liela attāluma mirāžu rašanās skaidrojama ar staru izplatīšanos līdzīgos “gaismas vadotnēs”, ko dažkārt rada daba.

Varavīksne ir skaista debesu parādība, kas vienmēr ir piesaistījusi cilvēku uzmanību. Agrāk, kad cilvēki vēl maz zināja par apkārtējo pasauli, varavīksne tika uzskatīta par “debesu zīmi”. Tātad senie grieķi domāja, ka varavīksne ir dievietes Īrisas smaids.

Varavīksne tiek novērota virzienā, kas ir pretējs Saulei, uz lietus mākoņu vai lietus fona. Daudzkrāsains loks parasti atrodas 1-2 km attālumā no novērotāja, un dažreiz to var novērot 2-3 m attālumā uz strūklaku vai ūdens strūklu veidotu ūdens pilienu fona.

Varavīksnes centrs atrodas taisnes, kas savieno Sauli un novērotāja aci, turpinājumā – uz antisolārās līnijas. Leņķis starp virzienu pret galveno varavīksni un pretsaules līniju ir 41-42º (9. att.).

Saullēkta brīdī pretsaules punkts (punkts M) atrodas uz horizonta līnijas, un varavīksnei ir pusloka izskats. Saulei augot, antisolārais punkts pārvietojas zem horizonta un varavīksnes izmērs samazinās. Tas attēlo tikai daļu no apļa.

Bieži tiek novērota sekundāra varavīksne, kas ir koncentriska ar pirmo, ar leņķa rādiusu aptuveni 52º un krāsām pretējā virzienā.

Kad Saules augstums ir 41º, galvenā varavīksne pārstāj būt redzama un tikai daļa sānu varavīksnes izvirzās virs horizonta, savukārt, kad Saules augstums ir lielāks par 52º, sānu varavīksne arī nav redzama. Tāpēc vidējos ekvatoriālajos platuma grādos šī dabas parādība nekad nav novērota pusdienlaikā.

Varavīksnei ir septiņas pamatkrāsas, kas vienmērīgi pāriet no vienas uz otru.

Loka veids, krāsu spilgtums un svītru platums ir atkarīgs no ūdens pilienu izmēra un to skaita. Lieli pilieni veido šaurāku varavīksni, ar krasi izteiktām krāsām, mazie pilieni rada izplūdušu, izbalējušu un vienmērīgu baltu loku. Tāpēc vasarā pēc pērkona negaisa, kura laikā nokrīt lielas lāses, ir redzama koša šaura varavīksne.

Varavīksnes teoriju 1637. gadā pirmo reizi ierosināja Renē Dekarts. Viņš skaidroja varavīksnes kā parādību, kas saistīta ar gaismas atstarošanu un laušanu lietus lāsēs.

Krāsu veidošanās un to secība tika izskaidrota vēlāk, atšķetinot baltās gaismas sarežģīto raksturu un tās izkliedi vidē. Varavīksnes difrakcijas teoriju izstrādāja Erie un Partner.

Var apsvērt vienkāršāko gadījumu: ļaut paralēlu saules staru kūlim nokrist uz bumbiņas formas pilieniem (10. att.). Stars, kas krīt uz piliena virsmas punktā A, tiek lauzts tā iekšpusē saskaņā ar laušanas likumu:

n sin α=n sin β, kur n=1, n≈1,33 –

attiecīgi gaisa un ūdens laušanas koeficienti, α ir krišanas leņķis, bet β ir gaismas laušanas leņķis.

Piliena iekšpusē stars AB virzās pa taisnu līniju. Punktā B stars ir daļēji lauzts un daļēji atstarots. Jāņem vērā, ka jo mazāks ir krišanas leņķis punktā B un līdz ar to arī punktā A, jo mazāka ir atstarotā staru kūļa intensitāte un lielāka ir lauztā stara intensitāte.

Stars AB pēc atstarošanas punktā B notiek leņķī β`=β b un sasniedz punktu C, kur notiek arī daļēja gaismas atstarošana un daļēja laušana. Lauztais stars atstāj pilienu leņķī γ, un atstarotais stars var virzīties tālāk, līdz punktam D utt. Tādējādi pilē esošais gaismas stars daudzkārt atstarojas un laužas. Ar katru atspīdumu daži gaismas stari izplūst un to intensitāte piliena iekšpusē samazinās. Visintensīvākais no stariem, kas izplūst gaisā, ir stars, kas izplūst no kritiena punktā B. Taču to ir grūti novērot, jo tas tiek zaudēts uz spilgtas tiešas saules gaismas fona. Punktā C lauztie stari kopā veido primāro varavīksni uz tumša mākoņa fona, savukārt D punktā lauztie stari rada sekundāro varavīksni, kas ir mazāk intensīva nekā primārā.

Apsverot varavīksnes veidošanos, jāņem vērā vēl viena parādība - dažāda garuma gaismas viļņu, tas ir, dažādu krāsu gaismas staru, nevienmērīga laušana. Šo parādību sauc par dispersiju. Izkliedes dēļ staru laušanas leņķi γ un novirzes leņķis Θ pilē ir atšķirīgi dažādu krāsu stariem.

Visbiežāk mēs redzam vienu varavīksni. Nereti debesīs parādās divas varavīksnes svītras vienlaikus, kas atrodas viena pēc otras; Viņi arī novēro vēl lielāku skaitu debess loku – trīs, četrus un pat piecus vienlaikus. Šo interesanto parādību ļeņingradieši novēroja 1948. gada 24. septembrī, kad pēcpusdienā starp mākoņiem virs Ņevas parādījās četras varavīksnes. Izrādās, ka varavīksnes var rasties ne tikai no tiešiem stariem; Tas bieži parādās atstarotajos Saules staros. To var redzēt jūras līču, lielu upju un ezeru krastos. Trīs vai četras varavīksnes - parastas un atspoguļotas - dažreiz rada skaistu attēlu. Tā kā no ūdens virsmas atstarotie Saules stari iet no apakšas uz augšu, tad staros izveidojusies varavīksne dažkārt var izskatīties pavisam neparasta.

Jums nevajadzētu domāt, ka varavīksnes var redzēt tikai dienas laikā. Tas notiek arī naktī, lai gan vienmēr ir vājš. Tādu varavīksni var redzēt pēc nakts lietus, kad no aiz mākoņiem parādās Mēness.

Dažu varavīksnes līdzību var iegūt, veicot šādu eksperimentu: Jums ir nepieciešams apgaismot kolbu, kas piepildīta ar ūdeni, ar saules gaismu vai lampu caur baltā tāfeles caurumu. Tad uz tāfeles kļūs skaidri redzama varavīksne, un staru novirzes leņķis salīdzinājumā ar sākotnējo virzienu būs aptuveni 41-42°. Dabiskos apstākļos ekrāna nav; attēls parādās uz acs tīklenes, un acs šo attēlu projicē mākoņos.

Ja varavīksne parādās vakarā pirms saulrieta, tad tiek novērota sarkana varavīksne. Pēdējās piecās vai desmit minūtēs pirms saulrieta visas varavīksnes krāsas, izņemot sarkano, pazūd, un tā kļūst ļoti spilgta un redzama pat desmit minūtes pēc saulrieta.

Varavīksne uz rasas ir skaists skats. To var novērot saullēktā uz rasas klātas zāles. Šī varavīksne ir veidota kā hiperbola.

Auroras

Viena no skaistākajām dabas optiskajām parādībām ir polārblāzma.

Vairumā gadījumu polārblāzmas ir zaļā vai zilganzaļā nokrāsā ar neregulāriem plankumiem vai rozā vai sarkanas malas.

Polārblāzmas tiek novērotas divās galvenajās formās - lentīšu veidā un mākoņiem līdzīgu plankumu veidā. Kad mirdzums ir intensīvs, tas izpaužas lentu formā. Zaudējot intensitāti, tas pārvēršas par plankumiem. Tomēr daudzas lentes pazūd, pirms tām ir laiks ielauzties plankumos. Šķiet, ka lentes karājas tumšajā debesu telpā, atgādinot milzu aizkaru vai drapējumu, kas parasti stiepjas no austrumiem uz rietumiem tūkstošiem kilometru. Šī aizkara augstums ir vairāki simti kilometru, biezums nepārsniedz vairākus simtus metru, turklāt tas ir tik smalks un caurspīdīgs, ka caur to ir redzamas zvaigznes. Aizkara apakšējā mala ir diezgan asi un skaidri iezīmēta un bieži ietonēta sarkanā vai sārtā krāsā, kas atgādina aizkara apmali, augšējā mala pakāpeniski zaudē augstumu, un tas rada īpaši iespaidīgu iespaidu par telpas dziļumu.

Ir četri polārblāzmu veidi:

Viendabīga loka - gaismas joslai ir visvienkāršākā, mierīgākā forma. Tas ir gaišāks no apakšas un pakāpeniski pazūd uz augšu uz debesu mirdzuma fona;

Starojošs loks - lente kļūst nedaudz aktīvāka un kustīgāka, veido nelielas krokas un straumes;

Radiāla josla - palielinoties aktivitātei, lielākas krokas pārklājas ar mazām;

Palielinoties aktivitātei, krokas vai cilpas izplešas līdz milzīgiem izmēriem, un lentes apakšējā mala spilgti mirdz ar rozā mirdzumu. Kad aktivitāte norimst, krokas pazūd un lente atgriežas viendabīgā formā. Tas liecina, ka viendabīga struktūra ir galvenā polārblāzmas forma, un krokas ir saistītas ar pieaugošu aktivitāti.

Bieži parādās cita veida starojums. Tie aptver visu polāro reģionu un ir ļoti intensīvi. Tie rodas saules aktivitātes pieauguma laikā. Šīs polārblāzmas parādās kā bālganzaļš vāciņš. Šādas polārblāzmas sauc par squalls.

Pamatojoties uz polārblāzmas spilgtumu, tie ir sadalīti četrās klasēs, kas atšķiras viena no otras par vienu lieluma kārtu (tas ir, 10 reizes). Pirmajā klasē ietilpst polārblāzmas, kas ir tikko pamanāmas un pēc spilgtuma aptuveni vienādas ar Piena Ceļu, savukārt ceturtās klases polārblāzmas izgaismo Zemi tikpat spilgti kā pilnmēness.

Jāpiebilst, ka iegūtā polārblāzma izplatās uz rietumiem ar ātrumu 1 km/sek. Atmosfēras augšējie slāņi polārblāzmu zonā uzkarst un steidzas uz augšu, kas ietekmēja mākslīgo Zemes pavadoņu pastiprināto bremzēšanu, kas šķērso šīs zonas.

Polārblāzmas laikā Zemes atmosfērā rodas virpuļveida elektriskās strāvas, kas aptver lielas platības. Tie izraisa magnētiskās vētras, tā sauktos papildu nestabilos magnētiskos laukus. Kad atmosfēra spīd, tā izstaro rentgena starus, kas, visticamāk, ir atmosfērā esošo elektronu palēninājuma rezultāts.

Biežus mirdzuma uzplaiksnījumus gandrīz vienmēr pavada skaņas, kas atgādina troksni un sprakšķēšanu. Polārblāzmas ļoti ietekmē spēcīgas izmaiņas jonosfērā, kas savukārt ietekmē radiosakaru apstākļus, t.i., radio sakari ir ļoti pasliktinājušies, kā rezultātā rodas nopietni traucējumi vai pat pilnīgs uztveršanas zudums.

Polārblāzmu parādīšanās.

Zeme ir milzīgs magnēts, kura ziemeļpols atrodas netālu no dienvidu ģeogrāfiskā pola, bet dienvidu pols atrodas netālu no ziemeļiem. Un Zemes magnētiskā lauka līnijas ir ģeomagnētiskas līnijas, kas rodas no reģiona, kas atrodas blakus Zemes ziemeļu magnētiskajam polam. Tie aptver visu zemeslodi un ieiet tajā dienvidu magnētiskā pola reģionā, veidojot toroidālu režģi ap Zemi.

Ilgu laiku tika uzskatīts, ka magnētiskā lauka līniju atrašanās vieta ir simetriska attiecībā pret Zemes asi. Bet patiesībā izrādījās, ka tā sauktais "saules vējš", t.i., Saules izstarotā protonu un elektronu plūsma, uzbrūk Zemes ģeomagnētiskajam apvalkam no aptuveni 20 000 km augstuma. Tas to atrauj no Saules, tādējādi uz Zemes veidojot sava veida magnētisku “asti”.

Nokļūstot Zemes magnētiskajā laukā, elektrons vai protons pārvietojas pa spirāli, vijoties ap ģeomagnētisko līniju. Šīs daļiņas, no Saules vēja nokrītot Zemes magnētiskajā laukā, sadalās divās daļās: viena daļa pa magnētiskā lauka līnijām uzreiz ieplūst Zemes polārajos apgabalos, bet otra nokļūst teroīdā un pārvietojas tajā, kā var izdarīt saskaņā ar kreisās puses likumu pa slēgtu līkni ABC. Galu galā šie protoni un elektroni arī plūst pa ģeomagnētiskajām līnijām uz polu reģionu, kur parādās to paaugstinātā koncentrācija. Protoni un elektroni rada gāzu atomu un molekulu jonizāciju un ierosmi. Viņiem ir pietiekami daudz enerģijas šim nolūkam. Tā kā protoni ierodas uz Zemes ar enerģiju 10 000-20 000 eV (1 eV = 1,6 10 J), bet elektroni ar enerģiju 10-20 eV. Bet atomu jonizācijai ir nepieciešams: ūdeņradim - 13,56 eV, skābeklim - 13,56 eV, slāpeklim - 124,47 eV un vēl mazāk ierosināšanai.

Pamatojoties uz principu, kas rodas caurulēs ar retinātu gāzi, kad caur tām tiek izvadītas strāvas, ierosinātās gāzes atomi atdod saņemto enerģiju gaismas veidā.

Zaļais un sarkanais mirdzums, saskaņā ar spektrālā pētījuma rezultātiem, pieder pie ierosinātiem skābekļa atomiem, bet infrasarkanais un violetais mirdzums pieder pie jonizētām slāpekļa molekulām. Dažas skābekļa un slāpekļa emisijas līnijas veidojas 110 km augstumā, un skābekļa sarkanais mirdzums rodas 200-400 km augstumā. Nākamais vājais sarkanās gaismas avots ir ūdeņraža atomi, kas veidojas atmosfēras augšējos slāņos no protoniem, kas nāk no Saules. Šāds protons pēc elektrona notveršanas pārvēršas par ierosinātu ūdeņraža atomu un izstaro sarkano gaismu.

Pēc saules uzliesmojumiem auroras uzliesmojumi parasti notiek vienas vai divu dienu laikā. Tas norāda uz saistību starp šīm parādībām. Pētījumi, izmantojot raķetes, ir parādījuši, ka vietās, kur ir lielāka polārblāzma intensitāte, saglabājas augstāks gāzu jonizācijas līmenis ar elektroniem. Pēc zinātnieku domām, auroras maksimālā intensitāte tiek sasniegta okeānu un jūru piekrastē.

Visu ar polārblāzmu saistīto parādību zinātniskā izskaidrošana rada vairākas grūtības. Tas nozīmē, ka daļiņu paātrināšanas mehānisms līdz noteiktām enerģijām nav pilnībā zināms, nav skaidras to kustības trajektorijas zemei ​​tuvajā telpā, dažāda veida luminiscences veidošanās mehānisms nav līdz galam skaidrs, skaņu izcelsme nav skaidra. , un ne viss kvantitatīvi sakrīt daļiņu jonizācijas un ierosmes enerģijas bilancē.

Lietotas grāmatas:

1. “Fizika dabā”, autors - L. V. Tarasovs, Izdevniecība Prosveshchenie, Maskava, 1988.
2. “Optiskās parādības dabā”, autors - V. L. Bulats, izdevniecība “Prosveshchenie”, Maskava, 1974.
3. “Sarunas par fiziku, II daļa”, autors - M.I. Bludovs, Izdevniecība Prosveshchenie, Maskava, 1985.
4. “Fizika 10”, autori - G. Ya. Myakishev B. B. Bukhovtsev, Prosveshchenie izdevniecība, Maskava, 1987.
5. “Jaunā fiziķa enciklopēdiskā vārdnīca”, sastādītājs V. A. Čujanovs, Izdevniecība Pedagogika, Maskava, 1984.
6. “Skolēnu fizikas rokasgrāmata”, sastādītājs, Filoloģijas biedrība “Slovo”, Maskava, 1995.
7. “Fizika 11”, N. M. Šahmajevs, S. N. Šahmajevs, D. Š. Šodijevs, izdevniecība Prosveščenie, Maskava, 1991.
8. “Problēmu risināšana fizikā”, V. A. Ševcovs, Ņižņas-Volžskas grāmatu izdevniecība, Volgograda, 1999.

Kopš seniem laikiem cilvēki ir apkopojuši informāciju par pasauli, kurā viņi dzīvo. Bija tikai viena zinātne, kas apvienoja visu tobrīd cilvēces uzkrāto informāciju par dabu. Tolaik cilvēki vēl nezināja, ka novēro fizisko parādību piemērus. Pašlaik šo zinātni sauc par "dabas zinātni".

Ko pēta fiziskās zinātnes?

Laika gaitā zinātniskie priekšstati par apkārtējo pasauli ir manāmi mainījušies – to ir daudz vairāk. Dabaszinātnes sadalījās daudzās atsevišķās zinātnēs, tostarp: bioloģijā, ķīmijā, astronomijā, ģeogrāfijā un citās. Daudzās no šīm zinātnēm fizika ieņem ne pēdējo vietu. Atklājumi un sasniegumi šajā jomā ir ļāvuši cilvēcei apgūt jaunas zināšanas. Tie ietver dažādu un dažāda lieluma objektu uzbūvi un uzvedību (no milzu zvaigznēm līdz mazākajām daļiņām – atomiem un molekulām).

Fiziskais ķermenis ir...

Ir īpašs termins “matērija”, ar kuru zinātnieku aprindās apzīmē visu, kas ir mums apkārt. Fizisks ķermenis, kas sastāv no matērijas, ir jebkura viela, kas telpā ieņem noteiktu vietu. Jebkuru fizisko ķermeni darbībā var saukt par fiziskas parādības piemēru. Pamatojoties uz šo definīciju, mēs varam teikt, ka jebkurš objekts ir fizisks ķermenis. Fizisko ķermeņu piemēri: poga, piezīmju grāmatiņa, lustra, karnīze, Mēness, zēns, mākoņi.

Kas ir fiziska parādība

Jebkura lieta pastāvīgi mainās. Daži ķermeņi pārvietojas, citi saskaras ar citiem, bet citi griežas. Ne velti pirms daudziem gadiem filozofs Heraklīts izteica frāzi "Viss plūst, viss mainās." Zinātniekiem pat ir īpašs termins šādām izmaiņām – tās visas ir parādības.

Fiziskās parādības ietver visu, kas kustas.

Kādi fizisko parādību veidi pastāv?

• Termiskā.

Tās ir parādības, kad temperatūras ietekmes dēļ daži ķermeņi sāk transformēties (mainās forma, izmērs un stāvoklis). Fizisko parādību piemērs: siltās pavasara saules ietekmē lāstekas kūst un pārvēršas šķidrumā, iestājoties aukstam laikam, peļķes sasalst, verdošs ūdens kļūst par tvaiku.

• Mehānisks.

Šīs parādības raksturo viena ķermeņa stāvokļa izmaiņas attiecībā pret citiem. Piemēri: pulkstenis darbojas, bumba lec, koks dreb, pildspalva raksta, ūdens plūst. Viņi visi ir kustībā.

• Elektriskie.

Šo parādību raksturs pilnībā attaisno to nosaukumu. Vārda “elektrība” saknes ir grieķu valodā, kur “elektrons” nozīmē “dzintars”. Piemērs ir diezgan vienkāršs un, iespējams, pazīstams daudziem. Pēkšņi novelkot vilnas džemperi, atskan neliela plaisāšana. Ja jūs to darāt, izslēdzot gaismu telpā, jūs varat redzēt dzirksti.

• Gaisma.

Ķermeni, kas piedalās ar gaismu saistītā parādībā, sauc par gaismas staru. Kā piemēru fiziskajām parādībām varam minēt mūsu Saules sistēmas labi zināmo zvaigzni - Sauli, kā arī jebkuru citu zvaigzni, lampu un pat ugunspuķu kukaiņu.

• Skaņa.

Skaņas izplatīšanās, skaņas viļņu uzvedība, saduroties ar šķērsli, kā arī citas parādības, kas kaut kādā veidā ir saistītas ar skaņu, pieder pie šāda veida fizikālajām parādībām.

• Optiskais.

Tie notiek, pateicoties gaismai. Piemēram, cilvēki un dzīvnieki spēj redzēt, jo ir gaisma. Šajā grupā ietilpst arī gaismas izplatīšanās un laušanas parādības, tās atstarošana no objektiem un caurlaide caur dažādiem medijiem.

Tagad jūs zināt, kas ir fiziskās parādības. Tomēr ir vērts saprast, ka pastāv zināma atšķirība starp dabas un fiziskām parādībām. Tādējādi dabas parādības laikā vienlaikus notiek vairākas fiziskas parādības. Piemēram, kad zibens iesper zemē, rodas šādi efekti: skaņa, elektriskais, termiskais un gaisma.

Par pasauli mums apkārt. Papildus parastajai zinātkārei to izraisīja praktiskas vajadzības. Galu galā, piemēram, ja jūs zināt, kā pacelt
un pārvietot smagus akmeņus, varēsi uzcelt stipras sienas un uzcelt māju, kurā dzīvot ir ērtāk nekā alā vai zemnīcā. Un, ja iemācīsies kausēt metālus no rūdām un taisīt arklus, izkaptis, cirvjus, ieročus u.c., varēsi labāk uzart lauku un iegūt lielāku ražu, un briesmu gadījumā varēsi aizsargāt savu zemi. .

Senatnē bija tikai viena zinātne - tā apvienoja visas zināšanas par dabu, ko cilvēce bija uzkrājusi līdz tam laikam. Mūsdienās šo zinātni sauc par dabaszinātni.

Mācības par fizisko zinātni

Vēl viens elektromagnētiskā lauka piemērs ir gaisma. Jūs iepazīsities ar dažām gaismas īpašībām 3. sadaļā.

3. Fizisko parādību atcerēšanās

Materiāls ap mums pastāvīgi mainās. Daži ķermeņi pārvietojas viens pret otru, daži no tiem saduras un, iespējams, sabrūk, citi veidojas no dažiem ķermeņiem... Šādu izmaiņu sarakstu var turpināt un turpināt - ne velti senatnē filozofs Heraklīts. atzīmēja: "Viss plūst, viss mainās." Zinātnieki izmaiņas apkārtējā pasaulē, tas ir, dabā, sauc par īpašu terminu - parādības.

Rīsi. 1.5. Dabas parādību piemēri

Rīsi. 1.6. Sarežģīta dabas parādība - pērkona negaiss var tikt attēlots kā vairāku fizisku parādību kombinācija

Saullēkts un saulriets, sniega lavīna, vulkāna izvirdums, zirgs skrien, pantera lec – tie visi ir dabas parādību piemēri (1.5. att.).

Lai labāk izprastu sarežģītas dabas parādības, zinātnieki tās iedala fizikālo parādību kolekcijā – parādībās, kuras var aprakstīt, izmantojot fizikālos likumus.

Attēlā 1.6. attēlā parādīts fizikālo parādību kopums, kas veido sarežģītu dabas parādību – pērkona negaisu. Tādējādi zibens – milzīga elektriskā izlāde – ir elektromagnētiska parādība. Ja zibens iespērs kokā, tas uzliesmos un sāks izdalīt siltumu – fiziķi šajā gadījumā runā par termisku parādību. Pērkona dārdoņa un liesmojošas koksnes sprakšķēšana ir skaņas parādības.

Dažu fizisko parādību piemēri ir doti tabulā. Apskatiet, piemēram, tabulas pirmo rindu. Kas var būt kopīgs starp raķetes lidojumu, akmens krišanu un visas planētas rotāciju? Atbilde ir vienkārša. Visus šajā rindā sniegtos parādību piemērus apraksta tie paši likumi - mehāniskās kustības likumi. Izmantojot šos likumus, mēs varam aprēķināt jebkura kustīga ķermeņa (vai tas būtu akmens, raķete vai planēta) koordinātas jebkurā mūs interesējošā brīdī.

Rīsi. 1.7. Elektromagnētisko parādību piemēri

Katrs no jums, novelkot džemperi vai ķemmējot matus ar plastmasas ķemmi, droši vien pievērsa uzmanību sīkajām dzirkstelītēm, kas parādījās. Gan šīs dzirksteles, gan varenā zibens izlāde pieder pie tām pašām elektromagnētiskajām parādībām un attiecīgi ir pakļautas tiem pašiem likumiem. Tāpēc, lai pētītu elektromagnētiskās parādības, nevajadzētu gaidīt pērkona negaisu. Pietiek izpētīt, kā uzvedas drošas dzirksteles, lai saprastu, ko sagaidīt no zibens un kā izvairīties no iespējamām briesmām. Pirmo reizi šādus pētījumus veica amerikāņu zinātnieks B. Franklins (1706-1790), kurš izgudroja efektīvu aizsardzības līdzekli pret zibens izlādi - zibensnovedēju.

Izpētījuši fizikālās parādības atsevišķi, zinātnieki izveido savas attiecības. Tādējādi zibens izlāde (elektromagnētiska parādība) noteikti ir saistīta ar ievērojamu temperatūras paaugstināšanos zibens kanālā (termiskā parādība). Šo parādību izpēte to savstarpējās attiecībās ļāva ne tikai labāk izprast pērkona negaisa dabas parādību, bet arī atrast veidu, kā praktiski pielietot elektromagnētiskās un termiskās parādības. Protams, katrs no jums, ejot garām būvlaukumam, redzēja strādniekus aizsargmaskās un apžilbinošus elektriskās metināšanas mirgoņus. Elektriskā metināšana (metāla detaļu savienošanas metode, izmantojot elektrisko izlādi) ir zinātnisko pētījumu praktiskās izmantošanas piemērs.

4. Noteikt, ko mācās fizika

Tagad, kad esat uzzinājis, kas ir matērija un fiziskās parādības, ir pienācis laiks noteikt, kas ir fizikas priekšmets. Šī zinātne pēta: matērijas struktūru un īpašības; fiziskās parādības un to attiecības.

• rezumējam

Apkārtējā pasaule sastāv no matērijas. Ir divu veidu matērija: viela, no kuras izgatavoti visi fiziskie ķermeņi, un lauks.

Pasaulē, kas mūs ieskauj, nepārtraukti notiek pārmaiņas. Šīs izmaiņas sauc par parādībām. Siltuma, gaismas, mehāniskās, skaņas, elektromagnētiskās parādības ir fizisko parādību piemēri.

Fizikas priekšmets ir matērijas uzbūve un īpašības, fizikālās parādības un to attiecības.

• Kontroles jautājumi

Ko mācās fizika? Sniedziet fizisko parādību piemērus. Vai notikumus, kas notiek sapnī vai iztēlē, var uzskatīt par fiziskām parādībām? 4. No kādām vielām sastāv šādi ķermeņi: mācību grāmata, zīmulis, futbola bumba, stikls, automašīna? Kādi fiziskie ķermeņi var sastāvēt no stikla, metāla, koka, plastmasas?

Fizika. 7. klase: Mācību grāmata / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Izdevniecība "Ranok", 2007. - 192 lpp.: ill.

Fiziskie ķermeņi ir fizisko parādību "dalībnieki". Iepazīsim dažus no tiem.

Mehāniskās parādības

Mehāniskās parādības ir ķermeņu kustība (1.3. att.) un to savstarpēja iedarbība, piemēram, atgrūšanās vai pievilkšanās. Ķermeņu darbību vienam uz otru sauc par mijiedarbību.

Sīkāk mehāniskās parādības iepazīsim šajā mācību gadā.

Rīsi. 1.3. Mehānisko parādību piemēri: ķermeņu kustība un mijiedarbība sporta sacensību laikā (a, b. c); Zemes kustība ap Sauli un tās rotācija ap savu asi (g)

Skaņas parādības

Skaņas parādības, kā norāda nosaukums, ir parādības, kas saistītas ar skaņu. Tajos ietilpst, piemēram, skaņas izplatīšanās gaisā vai ūdenī, kā arī skaņas atstarošana no dažādiem šķēršļiem – teiksim, kalniem vai ēkām. Kad skaņa tiek atspoguļota, parādās pazīstama atbalss.

Siltuma parādības

Termiskās parādības ir ķermeņu sasilšana un atdzišana, kā arī, piemēram, iztvaikošana (šķidruma pārvēršanās tvaikā) un kušana (cietas vielas pārvēršanās šķidrumā).

Termiskās parādības ir ārkārtīgi plaši izplatītas: piemēram, tās nosaka ūdens ciklu dabā (1.4. att.).

Rīsi. 1.4. Ūdens cikls dabā

Okeānu un jūru ūdens, saules staru uzkarsēts, iztvaiko. Paceļoties tvaikiem, tas atdziest, pārvēršoties ūdens pilienos vai ledus kristāliņos. Tie veido mākoņus, no kuriem ūdens lietus vai sniega veidā atgriežas uz Zemes.

Īstā termisko parādību “laboratorija” ir virtuve: vai uz plīts tiek vārīta zupa, vai tējkannā vārās ūdens, vai ledusskapī ir sasaluši ēdieni - tie visi ir termisko parādību piemēri.

Automašīnas dzinēja darbību nosaka arī termiskās parādības: degot benzīnam, veidojas ļoti karsta gāze, kas spiež virzuli (motora daļu). Un virzuļa kustība caur īpašiem mehānismiem tiek pārraidīta uz automašīnas riteņiem.

Elektriskās un magnētiskās parādības

Visspilgtākais (vārda tiešajā nozīmē) elektriskās parādības piemērs ir zibens (1.5. att., a). Elektriskais apgaismojums un elektriskais transports (1.5. att., b) kļuva iespējams, pateicoties elektrisko parādību izmantošanai. Magnētisko parādību piemēri ir dzelzs un tērauda priekšmetu pievilkšanās ar pastāvīgajiem magnētiem, kā arī pastāvīgo magnētu mijiedarbība.

Rīsi. 1.5. Elektriskās un magnētiskās parādības un to izmantošana

Kompasa adata (1.5. att., c) griežas tā, ka tās “ziemeļu” gals ir vērsts uz ziemeļiem tieši tāpēc, ka adata ir mazs pastāvīgais magnēts, bet Zeme ir milzīgs magnēts. Ziemeļblāzmu (1.5. att., d) izraisa tas, ka elektriski lādētas daļiņas, kas lido no kosmosa, mijiedarbojas ar Zemi kā ar magnētu. Elektriskās un magnētiskās parādības nosaka televizoru un datoru darbību (1.5. att., e, f).

Optiskās parādības

Kur vien skatāmies, visur redzēsim optiskās parādības (1.6. att.). Tās ir ar gaismu saistītas parādības.

Optiskās parādības piemērs ir gaismas atstarošana no dažādiem objektiem. Mūsu acīs iekļūst objektu atstarotie gaismas stari, pateicoties kuriem mēs šos objektus redzam.

Rīsi. 1.6. Optisko parādību piemēri: Saule izstaro gaismu (a); Mēness atstaro saules gaismu (b); Spoguļi c) īpaši labi atstaro gaismu; viena no skaistākajām optiskajām parādībām - varavīksne (d)