Световые явления в физике, их примеры и краткая терминология

Оптика – раздел физики, изучающий свет, световые явления – процессы, связанные с распространением электромагнитных волн видимого для человека частотного диапазона. Наш глаз воспринимает свет с длиной волны 400-760 ± 20 нм. Рассмотрим распространённые световые явления, примеры таких в природе, быту. Кратко объясним причины их возникновения.

Что собой представляют световые явления в физике

Процессы, связанные с распространением видимого света в вакууме или веществе (газ, прозрачная для света материя, например, стекло), относятся к световым. Карандаш, который кажется сломанным после опускания в стакан, наполовину заполненный водой; увеличивающиеся и искажающиеся лица при взгляде в кривые зеркала; образовавшаяся радуга – явления, досконально изученные оптикой. Ниже – примеры распространённых световых явлений в физике.

Цвет

Трава зелёная, потому что в ней есть вещество хлорофилл, которое из видимого спектра поглощает все электромагнитные волны, кроме зелёных. Отражаясь, они становятся восприимчивы человеческим зрением.

Второй аспект – спектральный состав лучей, освещающих объект. Смотрели на привычный мир через цветовые фильтры или разноцветные стёкла? Цвет окружающих вещей изменяется. Под лучами солнца трава зелёная. Если её осветить жёлтым цветом, она потемнеет: жёлтый свет растением поглотится, а зелёного, который отразится и попадёт на сетчатку глаза, в световом потоке нет.

Тень и полутень, прямолинейность распространения

В прозрачной однородной среде траектория распространения световых лучей – идеально ровная прямая. Явление объясняет понятие тени, полутени, затмения. Если источник имеет крохотные габариты по отношению к расстоянию от него до освещаемого тела, последнее отбрасывает тень. Крупные источники света или расположенные вблизи с предметом создают тень и полутень.

Преломление и отражение

Преломление световых лучей возникает при переходе света между средами, где свет распространяется с разной скоростью. Отражение – способ взаимодействия электромагнитных волн со средой, вследствие которого волновой фронт отражается в среду, откуда пришёл.

Приборы для управления светом

Линзы – одни из первых оптических приборов, применяющихся для сбора, рассеивания, перенаправления световых пучков. Плоские и кривые зеркала (гиперболические, параболические) – отполированные поверхности с коэффициентом отражения ~90%. Отражают находящиеся перед ними предметы.

Примеры световых явлений в природе

Кроме искусственных в природе полно естественных световых явлений. Они возникают в космосе, атмосфере планеты. Свет излучают и отражают даже живые организмы.

• Солнечный закат – при приближении светила к горизонту яркость солнца снижается, атмосфера интенсивнее поглощает и рассеивает коротковолновую составляющую спектра. Небо меняет цвет на желтовато-оранжевый, близкий к красному. Перед закатом небо становится градиентом, окраска которого изменяется от оранжево-жёлтой до зелёной с оттенками голубого.


• Радуга – красочное световое явление, образующееся на противоположной солнцу стороне относительно наблюдателя во время дождя или дождевых туч. Выглядит как разноцветная дуга, полукруг, состоящий из семи плавно перетекающих один в другой цветов. Образуется благодаря явлениям отражения и преломления солнечных лучей каплями влаги.


• Разнообразие полярных сияний – испускание света верхними слоями атмосферы под действием солнечного ветра.


• Гало – образование свечения (ореола, нимба) вокруг источника света в виде кольца, дуги либо так называемой «алмазной пыли». Вызывается кристаллами льда в тропосфере. Различают десятки разнообразных гало.


• Мираж – преломление световых лучей на границе сред с разной плотностью, температурой. Рядом с реальным объектом образуется его искажённое отражение.

Многие животные излучают видимый для человеческого глаза свет: светлячки, биолюминесцентные бактерии, медузы, рыба-фонарик, сверкающие кальмары.

Явление возникает благодаря биолюминесценции – самостоятельному или возникающему вследствие деятельности симбионтов.