Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 801
Скачиваний: 27
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и молодежной политики Рязанской области
Областное государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение
«Спасский политехнический техникум»
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
По учебной дисциплине «Физика»
Тема: Оптические явления в природе
Обучающийся: Григорьева У.А
Специальность: 08.02.11
«Управление, эксплуатация и обслуживание многоквартирного дома»
Группа УПР-1
Руководитель: Черкашин Г.П.
Спасск-Рязанский, 2023 г.
Содержание:
Введение…………………………………………………………3
Основная часть…………………………………………………..4
I. Теоретическая часть………………………………………..4
Глава 1 …………………………………………………………..4
1.1 Что изучает оптика? Определение света…………………..4
1.2 Геометрическая оптика……………………………………..4
1.3 Физическая оптика………………………………………….5
1.4 Роль оптики в развитии современной физики…………….6
1.5 Откуда появляются цвета? ..................................................6
Глава 2 Оптические явления в природе……………………7
2.1 Радуга…………………………………………………………7
2.2 Миражи………………………………………………………8
2.3 Полярные сияния……………………………………………10
2.4 Мыльный пузырь……………………………………………12
II. Практическая часть……………………………………….13
3.1 Введение……………………………………………………..13
3.2 Задумка………………………………………………………13
3.3 Реализация…………………………………………………...13
Заключение……………………………………………………..16
Список используемых интернет-ресурсов…………………….16
Введение
Весь наш мир построен на законах физики: на законах сохранения (энергии, импульсов), законах термодинамики, законах Ньютона, всемирного тяготения и т.д. Они играют ключевую роль в понимании нашего мира и вселенной.
Учение о природе света, световых явлениях и взаимодействии с веществом, закон отражения света, понятия углов падения и отражения света, зеркальное отражение. Всё это и включает в себя раздел физики под названием «Оптика».
Актуальность: Эта тема актуальна, поскольку, изучая различные явления, связанные с прохождением света в атмосфере, ученые используют полученные знания для развития науки. Так, например, наблюдение за коронками помогает определить размер кристаллов льда и капель воды, из которых образуются различные облака. Наблюдения за коронами и ореолами также дают возможность предсказывать погоду. Таким образом, если корона, которая появляется постепенно, уменьшается, можно ожидать осадков. Увеличение крон, напротив, предвещает наступление сухой и слегка облачной погоды. Меня очень интересовали причины этих необычных явлений и иллюзий, поэтому эта тема была выбрана для этой работы.
Цель проекта: Изучить оптические явления в природе. Пробудить интерес у потребителя к изучению нашего мира со стороны физики. Получение информации про оптику и оптические явления.
Задачи проекта:
-прийти к пониманию, что такое свет.
-познакомиться с основными законами и явлениями физической и
геометрической оптики.
-объяснить возникновение многих оптических явлений в природе.
-научиться репродуцировать некоторые из оптических явлений.
Основная часть.
I. Теоретическая часть
1.1 Что изучает оптика? Определение света.
Весьма наивными были первые представления древних ученых о свете. Они думали, что зрительные впечатления возникают при ощупывании предметов особыми тонкими щупальцами, которые выходят из глаз. Оптика была наука о зрении, именно так наиболее точно можно перевести это слово.
Постепенно в средние века оптика из науки о зрении превратилась в науку о свете, способствовало этому изобретение линз и камеры-обскуры. На настоящий момент времени оптика - это раздел физики, исследующий испускание света и его распространение в различных средах, а также взаимодействие его с веществом. Вопросы, связанные со зрением, устройством и функционированием глаза, выделились в отдельное научное направление - физиологическая оптика.
Давайте поймём, что же такое свет. Свет озадачивает лучшие умы на протяжении веков, но знаковые открытия, совершенные за последние 150 лет, постепенно приоткрывали завесу тайны над этой загадкой. Теперь мы более-менее понимаем, что это такое. Свет — это электромагнитные волны, длины волн, которых лежат для глаза среднестатистического человека в пределах 400-760 нанометров. Это промежуток видимого света. По мере уменьшения длины волны, свет будет плавно переходить от красного цвета к фиолетовому, включая все знакомые цвета радуги. Частота волны при этом будет увеличиваться. Свет с большей длиной волны называется инфракрасным. Наш глаз не способен его уловить, зато коже отлично удаётся. Солнечное тепло, которое мы получаем и является инфракрасным излучением.
Существует 3 оптические модели: геометрическая, физическая и квантовая.
1.2 Геометрическая оптика.
– раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.
Свет в геометрической оптике распространяется прямолинейно, согласно закону прямолинейного распространения света. Если он попадает на плоскую границу раздела двух сред, частично отражается и частично проходит дальше. Другими словами - преломляется.
В основе геометрической оптики лежат четыре основных закона.
1. Закон независимости световых лучей. (Если световые лучи пересекаются, то они не оказывают никакого влияния друг на друга. Каждый луч освещает пространство так, как если бы других лучей вообще не было.)
2. Закон прямолинейного распространения света. (луч света распространяется по прямой линии, если среда, в которой это распространение происходит, остается неизменной.)
3. Закон отражения света. (Угол падения равен углу отражения, падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр, восстановленный к плоскости отражения в точке падения луча, лежат в одной плоскости.)
4. Закон преломления света. (Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно для данной пары сред и равно показателю преломления второй среды относительно первой.)
Данные законы были установлены в результате наблюдений за световыми лучами и послужили обобщениями многочисленных опытных фактов. Они являются утверждениями, сформулированными на языке геометрии. Волновая природа света в них не затрагивается. Законы геометрической оптики первоначально являлись постулатами. Они лишь констатировали: таким вот образом ведёт себя природа. Однако впоследствии оказалось, что законы геометрической оптики могут быть выведены из более фундаментальных законов волновой оптики.
1.3 Физическая оптика.
— раздел оптики, изучающий оптические явления, выходящие за рамки приближения геометрической оптики. К таким явлениям относятся
дифракция ( огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле – любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики.) интерференция света (волны обладают суперпозицией, то есть могут накладываться друг на друга и взаимодействовать друг с другом: усиливать или ослабевать) дисперсия ( способность света, проходящего через объект не только преломляться, но и рассеиваться. Белый свет состоит из всех цветов видимого спектра и когда он проходит через призму, каждый из этих цветов преломляется по-разному. Красный меньше, а фиолетовый сильнее.)
1.4 Роль оптики в развитии современной физики.
Роль оптики в развитии современной физики велика. Возникновение двух наиболее важных и революционных теорий двадцатого столетия (квантовой механики и теории относительности) в существенной мере связано с оптическими исследованиями. Оптические методы анализа вещества на молекулярном уровне породили специальное научное направление – молекулярную оптику. К ней тесно примыкает оптическая спектроскопия, применяемая в современном материаловедении, при исследованиях плазмы, в астрофизике. Существуют также электронная и нейтронная оптики; созданы электронный микроскоп и нейтронное зеркало. Разработаны оптические модели атомных ядер. Способствуя развитию разных направлений современной физики, оптика в то же время и сама переживает сегодня период бурного развития. Основной толчок этому развитию дало изобретение интенсивных источников когерентного света – лазеров.
В результате волновая оптика поднялась на более высокую ступень, соответствующую когерентной оптике. Трудно даже перечислить все новейшие научно-технические направления, развивающиеся благодаря появлению лазеров. Среди них нелинейная оптика, голография, радиооптика, пикосекундная оптика, адаптивная оптика и другие. Радиооптика возникла на стыке радиотехники и оптики; она исследует оптические методы передачи и обработки информации. Эти методы обычно сочетают с традиционными электронными методами; в результате сложилось научно-техническое направление, называемое оптоэлектронникой.
Можно без преувеличения сказать, что широкое практическое использование достижений современной оптики – обязательное условие научно-технического прогресса. Оптика открыла человеческому разуму дорогу в микромир, она же позволила ему проникнуть в тайны звездных миров. Оптика охватывает все стороны нашей практической деятельности.
1.5 Откуда появляются цвета?
Мир вокруг нас цветной и яркие краски встречаются повсюду. Трава зеленая, а небо голубое. Всё это цвета.
Всё, что мы видим вокруг - есть игра света. Зрение устроено так, что мы воспринимаем световые лучи, которые провзаимодействовали с объектом, а потом попали нам на сетчатку глаза. Такой луч мог преломляться, а мог отразиться. У белого света нет определённой длины волны, потому что это смесь всех цветов. Зная это, можно предположить, что у предметов, окружающих нас, нет цветов. У них есть только способность отражать свет определённой волны при освещении.
Если перед нами зелёное яблоко, то оно поглощает все цвета света, кроме зелёного. Если мы видим белый снег, то он отражает весь свет, который на него попадает. Если асфальт чёрный, то он поглощает весь свет, падающий на него. Получается, цвет условного предмета, который мы видим, зависит от молекулярного состава его поверхности.
Глава 2
Оптические явления в природе
Наконец, требуемая нам концепция за спиной, мы дали ответ на беспокоящие нас темы. Сейчас мы можем перейти к разъяснению естественных зрительных явлений, для кого-то таинственных, для кого-нибудь малопонятных, но от этого никак не становящихся меньше занимательными.
2.1 Радуга
Радуга в небе - прекрасное природное явления , известное нам начиная с раннего возраста . Именно она попадается в страничке сказок , а также разноцветных мультфильмах . Однако что за красивые цвета в небе и откуда они появляются с физической точки зрения ?
Радуга — атмосферическое зрительное ,а также метеорологическое феномен, наблюдаемое как правило уже после ливня либо (значительно реже) пред ним. Возникновение радуги в небосводе значит, то что в скором времени настанет хорошая погода ,а также непогоде пришло завершение.
Человечество уже давно думало надо природой данного прекраснейшего явления природы. Общество связало радугу с большим количеством суеверий а также сказаний. В древнегреческой мифологии, к примеру, радуга – это путь среди небом и землей, согласно которой ходила посланница между миром богов и миром людей Ирида.
В Китае думали, то что радуга - это прекрасный змей, объединение Небосклона а также Земли. В украинских легендах и преданиях радугу считали чудесным небесным мостом, перекинутым с небосклона на землю