Темы докладов, страница 237 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 57. Преломление света. Обсудить в классе - страница 237.

Условие.

Миражи.

Решение.

Что такое мираж?

Мираж — это оптическое явление в атмосфере, которое заключается в появлении мнимого изображения удаленного объекта. Оно возникает в результате преломления лучей света при их прохождении через слои воздуха с разной плотностью и температурой. Изображение в мираже может быть смещенным относительно реального объекта, перевернутым, искаженным или множественным.

Причины возникновения миражей

Основной причиной возникновения миражей является неоднородность атмосферы. Воздух не является оптически однородной средой: его плотность и, как следствие, показатель преломления $\text{n}$ зависят от температуры. В более холодном и плотном воздухе свет распространяется медленнее (показатель преломления выше), а в более теплом и разреженном — быстрее (показатель преломления ниже). Согласно закону преломления света, световой луч, проходя границу между средами с разным показателем преломления, изменяет свое направление. В атмосфере с плавным изменением температуры луч света искривляется, отклоняясь в сторону более холодного (оптически более плотного) воздуха. Человеческий глаз и мозг воспринимают свет как распространяющийся по прямой линии, поэтому мнимое изображение объекта видится в направлении, откуда, как кажется, пришел луч света.

Типы миражей

В зависимости от распределения температуры воздуха и расположения мнимого изображения относительно реального объекта, выделяют несколько основных типов миражей.

1. Нижний (озерный) мираж

Это самый распространенный тип миража, который часто можно наблюдать в жаркий день над асфальтированной дорогой или в пустыне. Он возникает, когда поверхность земли сильно нагрета солнечными лучами, и самый нижний слой воздуха становится значительно горячее, чем слои над ним. Лучи света от неба или удаленных объектов, идущие к наблюдателю под малым углом к горизонту, попадают в этот горячий слой, искривляются вверх и входят в глаз наблюдателя снизу. В результате мозг воспринимает это как отражение неба или объекта от водной поверхности, создавая иллюзию лужи или озера на земле. Изображение при нижнем мираже всегда перевернуто. Ответ: Нижний мираж возникает над сильно нагретой поверхностью, когда воздух у земли гораздо теплее, чем выше, и создает перевернутое мнимое изображение объекта под его реальным положением, часто похожее на отражение в воде.

2. Верхний (дальнего видения) мираж

Верхний мираж наблюдается в условиях температурной инверсии, когда холодный слой воздуха находится у поверхности земли или воды, а над ним располагается более теплый слой. Такие условия типичны для полярных регионов, больших холодных водоемов. Лучи света от объекта, находящегося у поверхности (например, корабля за горизонтом), идущие вверх, попадают в теплый слой воздуха и изгибаются вниз, по кривой, повторяющей кривизну Земли. Благодаря этому наблюдатель может видеть объекты, которые на самом деле находятся за линией горизонта. Изображение при верхнем мираже может быть прямым или перевернутым и располагается над реальным объектом, иногда создавая впечатление, что объект парит в воздухе. Ответ: Верхний мираж возникает при температурной инверсии (холодный воздух внизу, теплый вверху), создавая мнимое изображение объекта над его реальным положением и позволяя видеть предметы, находящиеся за горизонтом.

3. Фата-моргана

Фата-моргана — это редкая и сложная форма верхнего миража, характеризующаяся появлением множественных, сильно искаженных и быстро меняющихся изображений. Это явление возникает, когда в атмосфере образуется несколько чередующихся слоев холодного и теплого воздуха. Эти слои действуют как сложная система атмосферных линз, заставляя световые лучи идти по очень причудливым траекториям. В результате удаленные объекты (острова, корабли, береговая линия) могут выглядеть как фантастические парящие замки, башни или мосты, которые постоянно меняют свою форму. Ответ: Фата-моргана — это сложный верхний мираж, возникающий из-за чередования слоев воздуха с разной температурой, который создает множественные, сильно искаженные и динамически меняющиеся изображения удаленных объектов, похожие на сказочные строения.