Как сделать искусственный мираж

20.03.202313.04.2023 admin 0 Комментариев

Как сделать искусственный мираж

Профессор Эверетт писал, что никогда не видел описания этого эксперимента, хотя Экснер утверждал, что глаза некоторых насекомых работают аналогичным способом: зрительный орган состоит из прозрачного цилиндрического тела, ось которого имеет высокий коэффициент преломления; по мере отклонения от оси оптическая плотность непрерывно уменьшается.

Красивые миниатюрные пустынные миражи, которые я видел на городских тротуарах Сан-Франциско, навели меня на мысль воспроизвести это явление в миниатюре в аудитории. Хотя я уже кратко описал опыты такого типа, сейчас повторю описание более подробно.

Три или четыре совершенно плоских металлических пластины (каждая длиной приблизительно 1 м и шириной 30 см) монтируются конец к концу на железных треножниках и аккуратно выравниваются. Пластины должны быть достаточно толстыми (скажем, 0,5 см), чтобы не коробиться от нагревания. Я весьма успешно использовал гипсовые пластинки, отлитые из алебастра (обожженного гипса) на толстом листовом стекле, хотя эти пластинки хрупкие и недолговечные. Возможно, очень хороши были бы пластинки из шифера (кровельного сланца), так как они выдерживают довольно сильный нагрев и их можно сделать плоскими и гладкими.

Пластинки нужно посыпать толстым слоем песка, чтобы устранить отражение от поверхности. Поверхность песка должна казаться совершенно ровной. Для успешного проведения эксперимента нужна абсолютно ровная пустыня; поэтому не считайте, что вы уделили слишком много внимания регулированию пластинок. На одном конце пустыни нужно создать искусственное небо. Лучше всего использовать большое зеркало, установленное на окне и отражающее небо.

Затем пластинки нагреваются с помощью газовых горелок, которые нужно время от времени передвигать, чтобы нагревание было равномерным.

В жаркой пустыне вертикальные размеры предметов могут увеличиваться. Если убрать горы и на песок в дальнем конце пустыни положить небольшой мраморный шарик, то при определенном положении глаза круговой контур превратится в эллипс, а если глаз опускать, изображение сожмется в отрезок и в конце концов исчезнет. Увеличение размеров в этом случае вызвано тем, что прямое и отраженное изображения наблюдаются одновременно и при этом смещены друг относительно друга. Я наблюдал подобный случай на озере: когда вода теплая, а воздух холодный, пятна снега на противоположном берегу (слишком маленькие для того, чтобы различать их глазом с высоты не скольких метров над уровнем озера) становятся четко видимыми, если спуститься вниз к кромке воды.

Источник

Миражи в домашних условиях

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

«Миражи» Муниципальное бюджетное учреждение «Рабочеостровская средняя общеобразовательная школа» Кемского района Республики Карелия Выполнила: ученица 11 «А» класса Ишутина Алина Учитель физики: Бухалова Марина Николаевна 2013 Учебный проект по физике

Содержание Цель и задачи работы Что такое мираж? Типы миражей Нижний мираж Верхний мираж Боковой мираж Фата-Моргана Полярные сияния Исследование в рамках проекта Источники

М ира ж— оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между резко различными по плотности слоями воздуха. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом (или участком неба) видно его мнимое изображение, смещённое относительно предмета. Содержание

Миражи Фата-Моргана Атмосферные Верхние Нижние Боковые Полярное сияние Содержание

Нижний мираж Наблюдается при очень большом вертикальном градиенте температуры (падении её с высотой) над перегретой ровной поверхностью, часто пустыней или асфальтированной дорогой. Мнимое изображение неба создаёт при этом иллюзию воды на поверхности. Так, уходящая вдаль дорога в жаркий летний день кажется мокрой. Содержание

Верхние миражи могут иметь поразительный эффект за счет кривизны Земли. Если изгиб лучей примерно такой же, как кривизна Земли, лучи света могут перемещаться на большие расстояния, в результате чего наблюдатель видит объекты, находящиеся далеко за горизонтом. За горизонтом движется корабль нормальных размеров. При специфическом состоянии атмосферы его отражение над горизонтом кажется гигантским. Содержание

Боковой мираж О существовании бокового миража обычно даже не подозревают. Это — отражение от нагретой отвесной стены. Такой случай описан одним французским автором. Приближаясь к форту крепости, он заметил, что ровная бетонная стена форта вдруг заблистала, как зеркало, отражая в себе окружающий ландшафт, почву, небо. Сделав еще несколько шагов, он заметил ту же перемену и с другой стеной форта. Казалось, будто серая неровная поверхность внезапно заменяется полированной. Стоял знойный день, и стены должны были сильно накалиться, в чем и заключалась разгадка их зеркальности. Оказалось, что мираж наблюдается всякий раз, когда стена достаточно нагреется солнечными лучами. Удалось даже сфотографировать это явление. Содержание

Фа́та-морга́на Редко встречающееся сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые объекты видны многократно и с разнообразными искажениями. Фата-моргана возникает в тех случаях, когда в нижних слоях атмосферы образуется (обычно вследствие разницы температур) несколько чередующихся слоёв воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также и преломления лучей, реально существующие объекты дают на горизонте или над ним по нескольку искажённых изображений, частично накладывающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создаёт причудливую картину фата-морганы Содержание

В горах очень редко, при стечении определённых условий, можно увидеть «искажённого себя» на довольно близком расстоянии. Объясняется это явление наличием в воздухе «стоячих» паров воды. Содержание

Чемпионом по миражам уже давно признают далекую холодную Аляску. Чем сильнее стужа, тем четче и красивее возникают в ее небе видения. Постоянно фиксировать появления миражей в тех краях начали только в 19-м веке. Сейчас на Аляске создано специальное научное общество по изучению природных оптических явлений. А туристов возят на автобусах полюбоваться, как на ровном океанском горизонте прямо из пучины встают горы, а потом неведомо куда исчезают. Полярные сияния Содержание

Содержание Исследование в рамках проекта: миражи вокруг нас Мираж в стакане с водой : В опыте в качестве объекта наблюдения лучше всего использовать небольшую настольную лампу. Но подойдёт и любой другой достаточно ярко освещённый предмет. Стакан с водой поставьте на подъёмный столик на расстоянии 1-2 м от объекта наблюдения. Сядьте на стул на расстоянии примерно 1 м от стакана и смотрите сквозь него на объект. Изменяйте высоту подъёмного столика, на котором расположен стакан с водой, и положение объекта наблюдения, передвигая его по вертикали до тех пор, пока вы не увидите объект сквозь воду в стакане возле его дна.

Включите кипятильник и внимательно смотрите сквозь стакан. Когда вода начнёт закипать, кроме находящегося внизу стакана изображения предмета вы увидите, что сначала появляется незначительный блеск, а затем всё отчётливее становится видно второе изображение предмета. Итак, мы убедились, что нагревая воду сверху, действительно можно получить мираж. Содержание

Можно сделать еще проще. Возьмем стакан с холодной водой и пометим в него стакан с горячей водой. Холодная вода Горячая вода Стенка кажется белой

Вывод: Так что же такое миражи? Это оптические атмосферные явления, которое делают видимыми предметы, в действительности находящиеся вдали от места наблюдения, отображают их в искаженном виде или же создают мнимое изображение, смещенное относительно предмета. Объясняются эти оптические явления законами преломления и отражения света в неоднородных средах.

Источник

Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемВалерий Мушкетов

Презентация 11 класса по предмету «Физика и Астрономия» на тему: «Миражи в домашних условиях». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

1 Муниципальное бюджетное учреждение «Рабочеостровская средняя общеобразовательная школа» Кемского района Республики Карелия Выполнила: ученица 11 «А» класса Ишутина Алина Учитель физики: Бухалова Марина Николаевна 2013 Учебный проект по физике

9 За горизонтом движется корабль нормальных размеров. При специфическом состоянии атмосферы его отражение над горизонтом кажется гигантским. Содержание

21 Вывод: Так что же такое миражи? Это оптические атмосферные явления, которое делают видимыми предметы, в действительности находящиеся вдали от места наблюдения, отображают их в искаженном виде или же создают мнимое изображение, смещенное относительно предмета. Объясняются эти оптические явления законами преломления и отражения света в неоднородных средах.

22 1. 8%D1%80%D0%B0%D0%B6http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B 8%D1%80%D0%B0%D0%B pochemu.ru/mirazh-vozniknovenie/ pochemu.ru/mirazh-vozniknovenie/ Содержание

Искусственный мираж

Как сделать мираж?
Не многие из жителей средней полосы, где летом не так уж жарко, видели мираж.
Если у вас есть желание его увидеть, сделайте следующее.

Сначала подберите подходящую ровную стенку, обращенную днем к солнцу.
Дождитесь безветренней солнечной погоды.

Встаньте с товарищем на противоположных концах стенки, рядом с ней.
Смотрите внимательно вдоль нее, и вы вдруг увидите … отражение вашего товарища
Этот опыт требует большого терпения и получается не сразу!

Мыльные очки

А теперь уберите пленки, расположите оправу горизонтально и посадите в каждое очко по мыльному пузырю.
Вы получите очки с двояковыпуклыми мыльными линзами.
Но, посмотрите сквозь них, опять никакого увеличения! Как так, ведь линзы выпуклые?

Знаете ли вы?

. За более чем двухвековую историю строительства тепловых двигателей КПД лучших из них едва достиг 50% из-за запретов, наложенных самой природой перехода тепловой энергии в механическую работу.

Источник

Искусственное создание миража

Объяснение нижнего («озерного») миража. Искривление светового луча в оптически неоднородной среде. Миражи сверхдальнего видения. Моделирование искривления пучка оптически неоднородной жидкостью. Волнообразный ход светового пучка. Искусственный мираж.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	19.11.2013
Размер файла	3,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Мозырский государственный педагогический университет»

Кафедра общей физики и методики преподавания физики

студентка 4 курса 2 группы

1. Миражи в истории

2. Объяснение возникновения миражей

2.1 Объяснение нижнего («озерного») миража

2.2 Простые верхние миражи

2.3 Двойные и тройные миражи

2.4 Миражи сверхдальнего видения

3. Искусственные миражи

3.1 Искривление светового луча в оптически неоднородной среде

3.2 Собственный опыт

3.3 Волнообразный ход светового пучка

3.4 Другой вариант опыта

3.5 Искусственный мираж

4. Теоретическая часть

4.1 Пучок света, искривленный оптически неоднородной жидкостью

4.2 Радиус кривизны искривленного пучка

5. Моделирование искривления пучка света оптически неоднородной жидкостью

5.1 Теоретическая основа

Возьмем формулу зависимости показателя преломления от высоты

5.2 Реализация на Pascal

h:=1; Шаг а по оси оу

Блестит сухой песок, как желтая парча,

И даль небес желта и так же горяча,

Мираж струится в ней и сказки жизни пишет.

Миражи очень разнообразны. Они позволяют видеть различные предметы, подробности пейзажа, даже города, которые на самом деле находятся далеко от наблюдателя, скрыты от него за горизонтом. Эти видения появляются вдруг у линии горизонта или повисают над ней в воздухе. Иногда они предстают перед наблюдателем в перевернутом виде, иногда оказываются сдвоенными: перевернутое изображение возникает вместе с прямым.

1. Миражи в истории

К миражам второго класса относят верхние миражи, или, как их еще называют, миражи дальнего видения. Они менее распространены и более живописны по сравнению с нижними. Удаленные объекты (часто находящиеся за морским горизонтом) вырисовываются на небе в перевернутом положении, а иногда выше появляется еще и прямое изображение того же объекта. Это явление типично для холодных регионов, особенно при значительной температурной инверсии, когда над более холодным слоем находится более теплый слой воздуха. Данный оптический эффект проявляется в результате распространения фронта световых волн в слоях воздуха с неоднородной плотностью. Время от времени возникают очень необычные миражи, особенно в полярных регионах. Когда миражи возникают на суше, деревья и другие компоненты ландшафта перевернуты. Во всех случаях в верхних миражах объекты видны более отчетливо, чем в нижних. На земном шаре есть такие места, где перед наступлением вечера можно наблюдать горы, поднимающиеся над океанским горизонтом. Это действительно горы, только они находятся так далеко, что их нельзя видеть в нормальных условиях. В этих таинственных местах вскоре после полудня на горизонте начинает возникать расплывчатый контур гор. Он постепенно растет и перед заходом солнца быстро становится резким, отчетливым, так что можно даже различить отдельные вершины.

А.В.Ушакова из города Прокопьевска Кемеровской области вспоминает: «В детстве перед Великой Отечественной войной я видела «бой на небесах». Вечером, в 10 часов, мы шли с тетей из бани. Я взглянула на небо и вскрикнула от испуга. Там рубили друг друга саблями всадники на гигантских лошадях. Страшная схватка проходила в полной тишине и как бы при замедленной съемке. Тетя, глянув вверх, лишь покрепче сжала мне руку и ускорила шаг. Ночью мне не спалось, я еще раз вышла на улицу, но небо было чистое…». А Александр Колпаков из Оренбурга рассказывал, как летом 1933 года он и другие мальчишки видели скакавшего над лесом воина в средневековых доспехах.

Кстати, сегодня нередко очевидцы наблюдают не только сражения минувших времен и некогда существовавшие города-призраки, но автомобили-фантомы. Несколько лет назад компания австралийцев встретила на ночной дороге разбившийся там когда-то автомобиль под управлением их погибшего приятеля. Однако в призрачной машине сидел не только он, но и его юная подружка, которая в той катастрофе уцелела и ныне пребывала в добром здравии, став солидной дамой. А как-то ночью на загородной магистрали двое москвичей увидели впереди легковой автомобиль, который мчался в нескольких метрах над дорогой. Догнать его, понятно, не удалось.

Верхние миражи чаще встречаются на море, особенно в приполярных широтах, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На Севере такое бывает зимой и весной в дни, когда с юга дуют теплые ветры, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега или от льда.

Стоит вспомнить забавный случай, который произошел в прошлом веке с участниками экспедиции шведского полярного исследователя Норденшельда.

. Вблизи стоянки экспедиции был замечен большой белый медведь. Люди бросились за ружьями. Но в тот момент, когда один из них уже собрался спустить курок, медведь вдруг. расправил огромные крылья и взлетел в воздух. На лету он стал быстро уменьшаться и превратился в. чайку.

Подобные «видения», бывает, приводят и к более серьезным разочарованиям. Известно, например, что шведские моряки долгое время искали остров-мираж, который появлялся в Балтийском море между Аландскими островами и шведским берегом.

Тайна «дальнобойности» таких миражей еще ждет своих исследователей.

Рассмотрим мираж, согласно законом оптики.

На берегу пруда растет ива. В спокойной воде, как в зеркале, мы видим ее отражение. Почему?

Таким же зеркальным отражением является и мираж» Только зеркалом здесь служит не стекло, не вода, а воздух.

При каких же условиях возникает столь необычное зеркало?

Стало быть, когда световые лучи проходят через атмосферу, через разные ее слои, они тоже, в сущности, проходят через разные по плотности среды. Понятно, что они при этом хоть немного, но все-таки преломляются, то есть изменяют свой путь.

В жаркий летний день предметы, находящиеся от вас вдалеке, будто дрожат, колышутся. На самом деле, конечно, дрожат не они, а дрожат световые лучи, отражаемые ими и принимаемые нашими глазами. Нагретый воздух непрерывно движется, струится, границы раздела в среде, через которую идут к нам отраженные от предметов лучи, постоянно меняются, и световым лучам приходится многократно менять направление, прежде чем они достигнут наших глаз. Вот такое распространение светового луча в среде с непрерывно изменяющимися показателями преломления в оптике называется рефракцией.

Вечером мы видим солнце еще некоторое время после того, как оно уже скрылось за горизонтом. А далекие предметы нам представляются немного выше и ближе в сравнении с их реальным расположением.

Повторяю, рефракция световых лучей в атмосфере происходит постоянно и повсеместно. Чаще всего мы eё попросту не замечаем: преломление световых лучей незначительное, они не слишком искажают образы предметов, на которые мы смотрим, и практически мы их видим там, где они есть в действительности.

Как-то французский военный отряд шел по пустыне. Неожиданно перед ним на горизонте один за другим замаячило несколько всадников. Послали солдата в разведку, через некоторое время отряд с изумлением и страхом наблюдал, как там же, на горизонте, появился еще один всадник или нечто похожее на всадника невероятных, прямо-таки фантастических размеров. Казалось, в довершении всего, что он шествует по огромному, подернутому рябью озеру.

2. Объяснение возникновения миражей

2.1 Объяснение нижнего («озерного») миража

Если воздух у самой поверхности земли сильно нагрет и, следовательно, его плотность относительно мала, то показатель преломления у поверхности будет меньше, чем в более высоких воздушных слоях. Изменение показателя преломления воздуха n с высотой h вблизи земной поверхности для рассматриваемого случая показано на рисунке 2.1,а. Заметим, что изменение показателя преломления с высотой представлено на рисунке для наглядности более значительным, чем это наблюдается в действительности.

В соответствии с установленным выше правилом, световые лучи вблизи поверхности земли будут в данном случае изгибаться так, чтобы их траектория была обращена выпуклостью вниз (рис. 2.1,б). Пусть в точке А (рис. 2.1,в) находится наблюдатель. Световой луч от некоторого участка голубого неба попадет в глаз наблюдателя, испытав указанное искривление. А это означает, что наблюдатель увидит соответствующий участок небосвода не над линией горизонта, а ниже ее (см. штриховую прямую на рисунке 2.1,в). Ему будет казаться, что он видит воду, хотя на самом деле перед ним изображение голубого неба. Представим теперь, что у линии горизонта находятся холмы, пальмы или иные объекты. Благодаря отмеченному выше искривлению лучей наблюдатель увидит их перевернутыми (рис. 2.1,г) и воспримет как отражения соответствующих объектов в несуществующей воде. Так возникает иллюзия, представляющая собой «озерный» мираж.

Рис.2.1,а) Изменение показателя преломления воздуха n с высотой h вблизи земной поверхности, б) световые лучи вблизи поверхности земли

Рис.2.1,в) Озерный мираж, г) перевернутое изображение предметов.

2.2 Простые верхние миражи

Теперь предположим, что воздух у самой поверхности земли или воды не нагрет, а, напротив, заметно охлажден по сравнению с более высокими воздушными слоями; изменение n с высотой h показано качественно на рисунке 2.2.1,а. Световые лучи в рассматриваемом случае изгибаются так, что их траектория обращена выпуклостью вверх. Поэтому теперь наблюдатель может видеть объекты, скрытые от него за горизонтом, причем он будет видеть их вверху, как бы висящими над линией горизонта (рис. 2.2.1,б). Недаром такие миражи называют верхними.

Рис.2.2.1,а) изменение n с высотой h, б) наблюдатель может видеть объекты, скрытые от него за горизонтом.

Рис.2.2.2,а) показатель преломления воздуха на некоторой высоте h1 уменьшается скачком, б) если переход показателя преломления совершается достаточно резко, верхний мираж даст перевернутое изображение.

2.3 Двойные и тройные миражи

Допустим, что показатель преломления воздуха уменьшается с высотой сначала быстро, а затем медленно (рис. 2.3.1,а). В этом случае световые лучи в области / будут искривляться сильнее, чем в области //. В результате возникают два изображения (рис. 2.3.1,б). Световые лучи 1, распространяющиеся в пределах воздушной области / (те самые, которые сильно искривляются), формируют перевернутое изображение объекта. Лучи 2, распространяющиеся в основном в пределах области //, искривляются в меньшей степени и формируют прямое изображение.

Рис.2.3.1,а) показатель преломления воздуха уменьшается с высотой сначала быстро, а затем медленно

Рис.2.3.2,а) преломления с высотой, б) возникновение тройного миража.

Под влиянием ветра и вертикальных воздушных потоков слой холодного воздуха может искажаться, изменять толщину, перемещаться по высоте. Поэтому как верхнее, так и нижнее изображения будут изменяться со временем, создавая картину сменяющих друг друга видений.

Так возникает знаменитая «Фата-Моргана».

Рис.2.3.3,а) Показатель преломления воздуха с высотой сначала возрастает, а затем начинает уменьшаться, б) ход световых лучей от объекта к наблюдателю.

2.4 Миражи сверхдальнего видения

Природа этих миражей изучена менее всего. Ясно, что атмосфера должна быть очень прозрачной, свободной от загрязнений и водяных паров. Но этого мало. Должен образоваться устойчивый слой охлажденного воздуха на некоторой высоте над поверхностью земли. Ниже и выше этого слоя воздух должен быть более теплым. Данная ситуация похожа на ту, какую мы рассматривали на рисунке 2.11,а. Световой луч, попавший внутрь плотного холодного слоя воздуха, оказывается как бы «запертым» внутри него и распространяется в нем как по своеобразному световоду. Обратим внимание, что траектория луча на этом рисунке все время обращена выпуклостью в сторону менее плотных областей воздуха.

Возникновение сверхдальних миражей можно объяснить распространением лучей внутри подобных «световодов», которые иногда создает природа. Впрочем, такое объяснение нельзя считать исчерпывающим. Возможно, что при каких-то условиях в атмосфере образуются своеобразные воздушные линзы, а также возникают вторичные миражи (миражи от миражей). Возможно, наконец, что определенную роль в возникновении сверхдальних миражей играет ионосфера (слой ионизованных газов на высотах от 70. 100 км), которая способна отражать световые волны.

3. Искусственные миражи

3.1 Искривление светового луча в оптически неоднородной среде

В. В. Майер в своей книге «Простые опыты по криволинейному распространению света» предлагает опыт наблюдения распространения света в оптически неоднородной среде. Он предлагает взять две смешивающиеся жидкости с разными показателями преломления, окрасить жидкости соответствующим образом и аккуратно расположить одну над другой. Жидкости будут взаимно диффундировать друг в друга, и постепенно между ними образуется переходный слой с плавным изменением показателя преломления в вертикальном направлении. Остается лишь пустить в этот слой узкий световой пучок и пронаблюдать, как он будет распространяться.

В расположенную горизонтально плоскопараллельную кювету размером 50 X 120 X 350 мм3 вначале залейте подкрашенную хвойным концентратом воду. На конец большой воронки наденьте резиновый шланг и закрепите воронку над кюветой в лапке штатива (воронку можно держать рукой, если опыт вы готовите вдвоем). Пальцами пережмите шланг и залейте в воронку подкрашенный раствор поваренной соли. Затем погрузите шланг в воду и направьте его выходное отверстие на стенку кюветы возле ее дна. Постепенно ослабляйте зажим шланга. Вначале из отверстия шланга начнут выходить воздушные пузырьки, а потом станет вытекать раствор соли, который будет растекаться по дну кюветы и вытеснять воду вверх.

Спешить здесь не нужно: следует все сделать так, чтобы жидкости не перемешались. Когда раствор соли полностью перейдет из воронки в нижнюю часть кюветы, вновь пережмите шланг и осторожным, но быстрым движением удалите его из жидкостей.

Дальше все сравнительно просто. Установите осветитель, сфокусируйте свет в виде узкого пучка и направьте его па боковую стенку кюветы так, чтобы он падал на границу раздела жидкостей снизу. Если жидкости окрашены одинаково и залиты в кювету аккуратно, то граница раздела между ними получится очень четкой, и видна она будет только вблизи. В этом случае в темноте вы увидите красивый зеленый пучок света, который испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела жидкостей, если падает на эту границу под углом, большим предельного (рис. 3.1.1).

3.2 Собственный опыт

В 0,5 литре прокипяченной воды растворила 350 г сахара. В кювету размером 25 X 100 X 240 мм3,на дне которой лежит зеркало, сначала заливают раствор поваренной соли. Затем медленно и осторожно, по лезвию ножа тоненькой струйкой наливают поверх солевого раствора воду. Если сделать это осторожно и без спешки, то граница раздела будет четкой, а смешивание жидкостей минимальным.

Дальше установите лазер напротив кюветы и направьте световой пучок на боковую стенку кюветы так, чтобы он падал ниже границы раздела жидкостей. В этом случае в темноте вы увидите красивый красный пучок света, испытывающий полное отражение на границе раздела жидкостей и от зеркала, если падает под углом большим предельного (рис. 3.2.1).

Если же растворить в 0,5 литре прокипяченной воды 350 г поваренной соли и залить его в кювету вместо сахара, при этом направить световой пучок на боковую стенку кюветы так, чтобы он падал ниже границы раздела жидкостей, то и в этом случае в темноте вы увидите красивый красный пучок света, испытывающий полное отражение на границе раздела жидкостей и от зеркала, если падает под углом большим предельного (рис. 3.2.1).

Если же положить плоский предмет в точке отражения луча от зеркала, как вариант можно использовать монетку, то при хорошем освещении можно наблюдать мираж в виде монетки стоящей перпендикулярно дну. Этот мираж относится к миражам первого класса, т.е. нижним или «озерным» миражам.

3.3 Волнообразный ход светового пучка

В опытах по распространению света в оптически неоднородной жидкости пучок света изгибается в область с более высоким показателем преломления. Поскольку возможно изогнуть световой пучок и одну сторону, то можно загнуть его и в другую. Очевидно, можно также заставить световой пучок последовательно изгибаться в разные стороны, то есть распространяться волнообразно. Для этого нужно выше и ниже плоского слоя жидкости с определенным показателем преломления расположить жидкости, имеющие меньший показатель преломления и смешивающиеся с первой. Диффузия на двух границах раздела между тремя жидкостями приведет к образованию среды с таким градиентом показателя преломления, который обеспечит волнообразный ход светового пучка в ней.

Рис. 3.3.1. Волнообразный ход светового пучка: рисунок сделан по фотографии Р. Вуда.

3.4 Другой вариант опыта

Довольно сложно достать вещества, перечисленные в опыте Вуда. Поэтому я предлагаю такой вариант.

В 0,5 литре воды растворите 250 г поваренной соли; в 0,5 литре воды растворите 350 г сахара; в 0,5 литре воды растворите 250 г натрия теосульфата. В кювету сначала налейте раствор поваренной соли, затем осторожно, по лезвию ножа, залейте раствор натрия теосульфата. Осторожно, с краю кюветы введите стеклянную трубку так, чтобы ее конец располагался на разделе двух сред. Через эту трубку аккуратно влейте насыщенный раствор сахара. Плотность раствора сахара будет больше плотности двух других растворов, в результате мы будем иметь среду, в которой показатель преломления будет возрастать от поверхности до средней плоскости, и затем убывать от средней плоскости до дна.

В затемненной комнате, при направлении луча лазера на боковую сторону кюветы под углом так, чтобы он попадал в слой насыщенного раствора сахара, можно будет видеть распространение в растворе сахара красной волны. Такой луч представлен на рисунке 3.4.1.

Рис. 3.4.1. Волнообразный ход светового пучка.

3.5 Искусственный мираж

4. Теоретическая часть

4.1 Пучок света, искривленный оптически неоднородной жидкостью

Попробуем дать качественное объяснение явлению. В нижней части кюветы находится раствор поваренной соли (сахара), имеющий большую оптическую плотность, чем расположенная над ним вода. Поэтому показатель преломления жидкости в образовавшемся за счет диффузии переходном слое между раствором соли (сахара) и водой непрерывно изменяется вдоль вертикальной оси у (Рис. 4.1.1.), плавно уменьшаясь с ростом значений у.

Рис.4.1.1. Криволинейное распространение света в оптически неоднородной среде.

Поскольку абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в веществе:

скорость распространения света в верхних слоях жидкости больше, чем в нижних

4.2 Радиус кривизны искривленного пучка

Подставляя в эту формулу значения v1 и v2, получим:

Произведение dndy мало по сравнению с другими величинами, входящими в последнее соотношение, поэтому, отбрасывая его и производя необходимые сокращения, получим:

5. Моделирование искривления пучка света оптически неоднородной жидкостью

5.1 Теоретическая основа

Возьмем формулу зависимости показателя преломления от высоты:

Рассмотрим рисунок (Рис.5.1.1.), координатную плоскость, на которой показатель преломления плавно изменяется от более высокого значения к более низкому с ростом координаты y (по y возьмем изменение показателя преломления n). Луч входит под начальным углом q1. Разобьем плоскость xoy линиями, параллельными оси ox таким образом, чтобы между двумя параллельными линиями коэффициент преломления считать постоянным.

Рис.5.1.1. Плавное изменение показателя преломления.

Представим луч в виде ломанной кривой и попробуем найти координаты переломов этой линии, приходящиеся на линии «перехода» коэффициента преломления. Тогда АВ, изменение координаты по x, он будет равно:

Из закона преломления света можно получить:

Выразим изменение dy из треугольника АСВ:

Тогда можно найти последующее положение y исходя из предыдущего:

Из вышеизложенного видно, что координаты точек будут определяться уравнениями:

5.2 Реализация на Pascal

h:=1; Шаг а по оси оу.

f:=10; Начальный угол q1.

While f 0 then begin Проверка неравенства угла 0.

for i:=1 to 6400 do begin Определение координат точек.

x:=x+1; Новая координата x.

r:=y; Предыдущая координата y.

y:=y+h*sqrt(sqr(h/sn)-1); Новая координата y.

sn:=(1+k*sqr(r))*sn/(1+k*sqr(y)); Синус нового значения угла.

l:=round(y); Округление координаты y.

Putpixel(x+100,l,7); Вывод точки с координатами (x,y).

f:=f+10; Увеличение угла на 10 градусов.

Данная курсовая работа состоит из 5 глав. В первой главе под названием «Миражи в истории» я рассмотрела примеры миражей в истории.

В третьей главе «искусственные миражи» я рассмотрела возможность воспроизведения условий для возникновения миража в домашних условиях.

В четвертой главе дана теоретическая основа возникновения миражей: искривление светового луча в оптически неоднородной среде и радиус кривизны искривленного светового луча.

мираж световой луч пучок

Принцип Ферма и законы геометрической оптики.// Квант, №11, 1970.

Вуд. Р. Искусственные миражи.// Квант, №10, 1971.

Тайна «летучего Голланда»:Миражи // Юный натуралист, №11, 2005.

Источник

Как настроить или установить

Как сделать искусственный мираж

Как сделать искусственный мираж

Миражи в домашних условиях

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Похожие презентации

Презентация 11 класса по предмету «Физика и Астрономия» на тему: «Миражи в домашних условиях». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

Похожие презентации

Искусственный мираж

Мыльные очки

Знаете ли вы?

Искусственное создание миража

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Добавить комментарий Отменить ответ

Как сделать искусственный мираж

Миражи в домашних условиях

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Похожие презентации

Презентация 11 класса по предмету «Физика и Астрономия» на тему: «Миражи в домашних условиях». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

Похожие презентации

Искусственный мираж

Мыльные очки

Знаете ли вы?

Искусственное создание миража

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Вам также понравится

какой банк дает ипотеку молодой семье

как узнать когда будет выплата пособия по безработице

Приложение кошелек как пользоваться

Добавить комментарий Отменить ответ