Файл: Екі диэлектрлік орталарды шекарасындаы шаылу жне сыну задарын зерттеу.doc

1 сурет. Сыну көрсеткіші бірқалыпты өзгеретін ортадағы сәуленің траекториясы. Егер сәуле сыну көрсеткіші трассаға көлденең ∆r қашықтығында n₁ шамасынан n₂ шамасына дейін (∆n шамасына) өзгеретін ортада Z, жолын жүрсе, онда оның таралу бағыты  бұрышына өзгереді. Ол бұрышты келесі теңдеуден анықтауға болады: (1) Бұл құбылыс сәулелердің рефракциясы деп аталады, рефракция деген сөз сыну деп аударылады. Атмосферада биіктік өскен сайын сыну көрсеткіші кемиді, сондықтан атмосферада рефракция құбылысын ылғи байқауға болады. Ғарыштық жарық көздерінен Жер бетіне келетін сәулелер рефракцияға ұшырайды. Сонымен астрономиялық бақылауларда біздің эрамыздың ІІ ғасырында Клавдий Птолемей енгізген рефракция нәтижесіндегі өзгеруді ескеру қажет. Егер Күн горизонта орналасатын болса, онда ауаның температурасы 10^оС және қысымы 760 мм сын. бағ. болғанда орташа рефракция 3524 тең болады. Күн горизонттан көтерілген сайын ол тез азаяды, бір градусқа көтерілгенде орташа рефракция 2437 тең болады. Сондықтан Күннің шығысы мен батысында оның пішіні жалпақтау болып көрінеді (2 сурет).Жарық күннің ұзаруы да рефракция құбылысына байланысты. Орта енділіктер үшін ол орташа шамамен алғанда 3-4 минутқа тең болады. Рефракция толқын ұзындығына тәуелді болады. Сол себептен Күннің батысында алдымен қызыл мен сары сәулелер жоғалады, ал Күннің қалған дискі бір-екі секундқа жасыл немесе көк түске боялады. Батып бара жатқан Күн горизонтан жоғалғанда, ол өзінің ашық жасыл сәулелесін шығарады және оны көзбен байқауға болады (3 сурет). Күннің шығысында керісінше алдымен аз уақытта жасыл сәуле көрінеді. Бұл жасыл сәулені атмосфера өте тыныш және ауа райы ашық болғанда теңізде байқауға болады. 2 сурет. Күннің батысы. Шынында Күн бірнеше минут бұрын батып кеткен.3 сурет. Күннің батысындағы жасыл сәуленің пайда болуы.

Елестер

Ортанаың сыну көрсеткіші тығыздыққа байланысты төмен қарай өсетін болғандықтан сәуле h биіктіне жеткеннен соң төмен Жердің бетіне қарай майысуы мүмкін. Аталған биіктікте толық ішкі шағылуға ұқсас құбылыс болады(4 сурет). Бұл құбылыс биіктік бойынша ауа тығыздығының аномал үлестірілуіне байланысты болады және атмосферада байқалатын әртүрлі елестердің себебі болады.

---

4 сурет. Кәдімгіде жоғарғы және төменгі елестер байқалады. Жоғарғы елес пайда болғанда заттың өзінен басқа оның жоғарғы жағында орналасқан кескіні де көрінеді; төменгі елес пайда болғанда заттың кескіні заттан төмен орналасқан болады. Төменгі елестер жылдың уақытында шөл мен далада байқалады. Ол кезде Жердің бетіне жақын орналасқан ауа қабаттының температурасы өте жоғары болады, ал тығыздығы мен сыну көрсеткіші биіктік өскен сайын өседі. Заттың әр нүктесінен адамның көзіне түзу сәулелер түседі, б.а. ауада шағылмаған сәулелер, оларға кәдімгіде заттың тура кескіні сәйкес болады. Бірақ сыну көрсеткішінің үлкен градиенттерінде толық шағылған сәулелер де түсуі мүмкін. Олар айнадағыдай заттың кері кескінің береді (5 сурет). Заттың үстіңгі жағындағы аспанның бөліктерінен келетін сәулелер шағылатын болғандықтан.судың бетіне ұқсас елес пайда болады және онда айнадағыдай аспанның кескіні болады. 5 сурет. Төменгі еллестің пайда болуы (сәулелер жолы).Сол сияқты жоғарғы елестіде түсіндіруге болады (6 сурет). Егер салқын ауаның жоғарғы жағында жылы және сиретілген ауа қабаты болса, онда жарық сәулелері доға сызып жарық көзінен оншақты километрден ары төмен түседі. Мысалы Франциядағы Лазурный берег деп аталатын жерден 200 километрден астам жерде орналасқан Корсиканы көруге болады. 1815 ж. Белгияда Вервье қаласының тұрғындары аспаннан әскерді көрген. Осы қаладан жүз километр жерде сол күннің таңында Ватерлоо шайқасы болған.6 сурет .Жоғарғы елестің пайда болуы (сәулелер жолы).2. Жұмыстың орындалу реті2.1. Сыну көрсеткіші тереңдікке қарай n_о-ден n_max-ға дейін бірқалыпты өзгеретін ортасы бар ыдысты оптикалық орындыққа орналастырыңыз.2.2. Маустың сол кнопкасын екі рет қатарынан басып қондырғыны іске қосыңыз.2.3. Сәулің горизонтал бағытын белгілеп алып, сәулені бастапқы бағытына параллель төменнен жоғары қарай ығыстырады және ортадағы сәуле трассасының өзгеруін байқайды.

---

2.4. 2.3 п. көк сәуле үшін қайталаңыз.2.5. Сәуле траекториясының ыдыстың жоғарғы жағымен төменгі жағындағы майысуын түсіндіріңіз. Қызыл және көк сәулелердің траекторияларының өзгеруін түсіндіріңіз.2.6. Сәулені ыдыстың бірінші қабырғасының ортасына орналастырып қызыл сәуленің ортадағы бағытының бұрышын өзгертіп сәуле трассасының ортадағы және ыдыстан шыққандағы өзгеруін байқаңыз. 2.7. Қызыл және көк сәулесі бар лазерден жоғарғы елестің пайда болуының шекті бұрышын анықтау.2.8. Лазердің үш түрлі сәулелерін кезегімен қосып, 2.7. п. қызыл сәуле үшін анықталған жоғарғы елестің шекті бұрышына қойыңыз. Сәулені бастапқы бағытына параллель жылжытып ыдыстан шыққан кезде қызыл, жасыл және көк сәулелердің жоғалып кететін орнын анықтаңыздар.3. Бақылау сұрақтары3.1. Төменгі елестің пайда болу механизмін түсіндіріңіз.3.2. Сәулелердің рефракциясының нәтижесіндегі жарық күн ұзаруының механизмін түсіндіріңіз.3.3. Күннің батысы мен шығысындағы “жасыл сәуле” құбылысын түсіндіріңіз.

---