Номер 4, страница 297 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Примерные темы учебных проектов. III. Практические приложения физических знаний - номер 4, страница 297.

Условие.

Оптические явления в природе.

Решение.

Оптические явления в природе — это разнообразные феномены, вызванные взаимодействием света с атмосферой Земли, водой, льдом и другими природными объектами. Эти явления наглядно демонстрируют фундаментальные свойства света, такие как преломление, отражение, рассеяние, дифракция и дисперсия.

Радуга

Радуга — это оптическое явление, которое возникает, когда солнечный свет преломляется и отражается в каплях воды (дождя или тумана), парящих в атмосфере. Белый солнечный свет, попадая в каплю, преломляется и раскладывается на спектр (это явление называется дисперсией), затем отражается от внутренней поверхности капли и снова преломляется при выходе из нее. Разные цвета выходят из капли под разными углами (красный — под углом около 42°, фиолетовый — около 40°), что и создает видимую дугу. Иногда можно наблюдать и вторичную, более бледную радугу с обратным порядком цветов, которая образуется в результате двукратного отражения света внутри капель.

Ответ: Радуга возникает из-за дисперсии, преломления и отражения солнечного света в каплях воды.

Мираж

Мираж — это оптическое явление, при котором из-за аномального преломления света в неоднородных по температуре и плотности слоях воздуха появляются мнимые изображения отдаленных объектов. Нижние миражи (например, «лужи» на горячем асфальте) возникают, когда воздух у поверхности сильно нагрет и его показатель преломления меньше, чем у более холодных верхних слоев. Лучи света от неба изгибаются вверх, создавая иллюзию отражения от воды. Верхние миражи, наоборот, наблюдаются в холодных условиях (например, в Арктике), когда воздух у поверхности холоднее верхних слоев. Они могут заставлять объекты (корабли, острова) казаться парящими в воздухе или выглядеть крупнее, чем они есть.

Ответ: Мираж — это мнимое изображение, вызванное искривлением световых лучей в неоднородно нагретых слоях воздуха.

Гало

Гало представляет собой светящиеся кольца, дуги или пятна вокруг Солнца или Луны. Это явление вызывается преломлением и отражением света в ледяных кристаллах, которые находятся в перистых облаках на большой высоте. Форма кристаллов (чаще всего шестигранные призмы) и их ориентация в пространстве определяют форму и размер гало. Наиболее распространенным является 22-градусное гало — светящийся круг вокруг источника света.

Ответ: Гало образуется в результате преломления и отражения света в кристаллах льда в атмосфере.

Полярное сияние (Аврора)

Полярное сияние — это свечение верхних слоев атмосферы, возникающее в результате взаимодействия заряженных частиц солнечного ветра с магнитным полем Земли. Эти частицы, в основном электроны и протоны, направляются магнитосферой к полюсам и, сталкиваясь с атомами и молекулами газов (кислорода и азота) в атмосфере, вызывают их ионизацию и возбуждение. Возвращаясь в стабильное состояние, атомы и молекулы излучают свет различных цветов: кислород дает зеленый и красный цвета, а азот — синий и фиолетовый.

Ответ: Полярное сияние — это свечение газов в верхних слоях атмосферы, вызванное бомбардировкой их заряженными частицами солнечного ветра.

Цвет неба и заря

Голубой цвет дневного неба объясняется рэлеевским рассеянием солнечного света на молекулах газов в атмосфере. Коротковолновый свет (синий и фиолетовый) рассеивается гораздо сильнее, чем длинноволновый (красный и оранжевый). Поэтому, когда мы смотрим на небо в стороне от Солнца, мы видим в основном рассеянный синий свет. Во время восхода и заката солнечные лучи проходят через гораздо большую толщу атмосферы. Большая часть синего света рассеивается в стороны, не доходя до наблюдателя, в то время как красный и оранжевый свет проходят практически без изменений, окрашивая небо и облака в характерные цвета зари.

Ответ: Цвет неба и зари обусловлен рэлеевским рассеянием солнечного света: синий свет рассеивается днем, а красный и оранжевый преобладают на восходе и закате.

Зеленый луч

Зеленый луч — редкое оптическое явление, представляющее собой вспышку зеленого цвета над диском Солнца в момент его захода за горизонт или появления из-за него. Атмосфера Земли действует как призма, раскладывая солнечный свет в спектр. Когда Солнце находится низко над горизонтом, его лучи проходят длинный путь в атмосфере, и из-за преломления (рефракции) верхний край солнечного диска кажется слегка приподнятым и окрашенным в сине-зеленые тона, а нижний — в красно-оранжевые. В момент, когда основная часть диска скрывается за горизонтом, на долю секунды видимым остается только его самый верхний, зеленый край.

Ответ: Зеленый луч — это вспышка зеленого света, возникающая из-за атмосферной рефракции и дисперсии света на самом краю солнечного диска при его заходе или восходе.