Kwa muda mrefu, miujiza, takwimu zinazopeperuka angani, watu waliofadhaika na kuogopa. Siku hizi, wanasayansi wamefunua siri nyingi za asili, ikiwa ni pamoja na matukio ya macho. Hawashangazwi na siri za asili, asili ambayo imesoma kwa muda mrefu. Katika shule ya upili leo, matukio ya macho yanafundishwa katika fizikia katika darasa la 8, ili mwanafunzi yeyote aweze kuelewa asili yao.
Dhana za kimsingi
Wanasayansi wa zama za kale waliamini kuwa jicho la mwanadamu huona kwa kuhisi vitu vilivyo na hema nyembamba zaidi. Optics wakati huo ilikuwa utafiti wa maono.
Katika Enzi za Kati, macho yalichunguza mwanga na kiini chake.
Leo, optics ni sehemu ya fizikia inayochunguza uenezi wa mwanga kupitia midia mbalimbali na mwingiliano wake na dutu nyingine. Masuala yote yanayohusiana na kuona huchunguzwa na macho ya kisaikolojia.
Matukio ya macho ni maonyesho ya vitendo mbalimbali vinavyotekelezwa na miale ya mwanga. Zinachunguzwa na macho ya angahewa.
Michakato isiyo ya kawaida katika angahewa
Sayari ya Dunia imezungukwa na ganda la gesi linaloitwa angahewa. Unene wake ni mamia ya kilomita. Karibu na Dunia, anga ni mnene zaidi, kwa mwelekeojuu ni chache. Mali ya kimwili ya shell ya anga yanabadilika mara kwa mara, tabaka zinachanganywa. Badilisha halijoto. Msongamano, zamu ya uwazi.
Miale ya mwanga huenda kutoka kwenye Jua na miili mingine ya angani kuelekea Duniani. Wanapitia anga ya Dunia, ambayo hutumika kama mfumo maalum wa macho kwao, kubadilisha sifa zake. Mionzi ya mwanga huonyesha, hutawanya, hupita katika angahewa, huangaza dunia. Chini ya hali fulani, njia ya mionzi ni bent, hivyo matukio mbalimbali hutokea. Wanafizikia huzingatia matukio asili zaidi ya macho:
- sunshine sunset;
- kuonekana kwa upinde wa mvua;
- taa za kaskazini;
- miraji;
- halo.
Hebu tuziangalie kwa karibu.
Halo kuzunguka Jua
Neno lenyewe "halo" katika Kigiriki linamaanisha "mduara". Je, ni jambo gani la macho linalosababisha hilo?
Halo ni mchakato wa kurudisha nyuma na kuakisi miale ambayo hutokea katika fuwele za mawingu juu katika angahewa. Tukio hilo linaonekana kama miale ya mwanga karibu na Jua, iliyozuiliwa na muda wa giza. Halos kwa kawaida hutokea kabla ya vimbunga na huenda ikawa vitangulizi vyake.
Matone ya maji yanaganda hewani na kuchukua umbo la prismatiki sahihi lenye pande sita. Kila mtu anafahamu icicles zinazoonekana kwenye tabaka za chini za anga. Hapo juu, sindano kama hizo za barafu huanguka kwa uhuru katika mwelekeo wa wima. Miti ya barafu ya fuwele inazunguka, ikishuka chini, huku ikiwa na mpangilio sambambauhusiano na ardhi. Mtu huelekeza uwezo wa kuona kupitia fuwele, ambazo hufanya kama lenzi na mwanga wa kunyunyuzia.
Miche mingine ni bapa au inaonekana kama nyota yenye miale sita. Miale ya mwanga inayoangukia kwenye fuwele huenda isifanyike mwonekano au kupata michakato mingine kadhaa. Ni mara chache hutokea kwamba michakato yote inaonekana wazi, kwa kawaida sehemu moja au nyingine ya jambo huonekana kwa uwazi zaidi, huku nyingine zikiwakilishwa vibaya.
Halo ndogo ni duara kuzunguka jua na kipenyo cha takriban digrii 22. Rangi ya mduara ni nyekundu kutoka ndani, kisha inapita ndani ya njano, nyeupe na inachanganya na anga ya bluu. Sehemu ya ndani ya duara ni giza. Inaundwa kama matokeo ya kinzani nyepesi kwenye sindano za barafu zinazoruka angani. Mionzi kwenye prism hupotoshwa kwa pembe ya digrii 22, kwa hivyo zile ambazo zimepitia fuwele huonekana kwa mtazamaji aliyepotoshwa na digrii 22. Kwa hivyo, mambo ya ndani yanaonekana giza.
Rangi nyekundu imekatwakatwa kidogo, ikionyesha ile iliyogeuzwa kidogo kutoka kwenye jua. Inayofuata ni njano. Miale mingine huchanganyika na kuonekana nyeupe.
Kuna halo ya digrii 46 karibu na halo ya digrii 22. Eneo lake la ndani pia ni jekundu kwa sababu mwanga unatolewa kwenye sindano za barafu ambazo ziko nyuzi joto 90 zinazotazamana na jua.
Halo ya digrii 90 pia inajulikana, inang'aa hafifu, haina rangi karibu au ina rangi nyekundu kwa nje. Wanasayansi bado hawajachunguza aina hii kikamilifu.
Halo kuzunguka Mwezina aina nyingine
Tukio hili la macho mara nyingi huonekana kunapokuwa na mawingu mepesi na barafu nyingi ndogo inayoelea angani. Kila kioo vile ni aina ya prism. Kimsingi, sura yao ni hexagons vidogo. Mwangaza huingia katika eneo la fuwele la mbele na, ikitoka sehemu iliyo kinyume, hukatwa kwa nyuzi 22.
Wakati wa majira ya baridi, mwanga wa jua unaweza kuonekana kwenye hewa baridi karibu na taa za barabarani. Inaonekana kutoka kwa mwanga wa taa.
Halo kuzunguka Jua pia inaweza kutokea katika hewa yenye barafu yenye theluji. Vipuli vya theluji viko angani, mwanga hupitia mawingu. Wakati wa machweo ya jioni, mwanga huu hubadilika kuwa nyekundu. Katika karne zilizopita, watu washirikina walitishwa na matukio kama hayo.
Mwangaza unaweza kuonekana kama duara la rangi ya upinde wa mvua kuzunguka Jua. Inaonekana ikiwa kuna fuwele nyingi zilizo na nyuso sita katika anga, lakini hazitafakari, lakini hukataa mionzi ya jua. Miale mingi imetawanyika, haifikii macho yetu. Miale iliyosalia hufika kwenye jicho la mwanadamu, na tunaona duara lisilo na kipenyo kuzunguka Jua. Kipenyo chake ni takriban digrii 22 au digrii 46.
Jua Uongo
Wanasayansi wamebainisha kuwa duara la halo huwa linang'aa zaidi pande zote. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba halos za wima na za usawa hukutana hapa. Jua za uwongo zinaweza kuonekana kwenye makutano yao. Hii hutokea hasa wakati Jua likiwa karibu na upeo wa macho, wakati ambapo hatuwezi tena kuona sehemu ya mduara wima.
Jua la uwongo pia ni hali ya macho, aina ya halo. Inaonekana kutokana nafuwele za barafu zenye nyuso sita, zenye umbo la misumari. Fuwele kama hizo huelea katika angahewa katika mwelekeo wima, nuru imerudishwa katika nyuso zao za upande.
"Jua" la tatu pia linaweza kuunda ikiwa tu sehemu ya uso ya duara ya halo inaonekana juu ya jua halisi. Inaweza kuwa sehemu ya arc au doa nyepesi ya sura isiyoeleweka. Wakati mwingine jua za uwongo huwa nyangavu sana hivi kwamba haziwezi kutofautishwa na Jua halisi.
Upinde wa mvua
Hili ni jambo la angahewa la macho katika umbo la duara lisilokamilika lenye rangi tofauti.
Dini za zamani zilizingatia upinde wa mvua kama daraja kutoka mbinguni hadi duniani. Aristotle aliamini kwamba upinde wa mvua unaonekana kutokana na kutafakari kwa matone ya jua. Ni hali gani ya macho bado inaweza kumfurahisha mtu kama vile upinde wa mvua unavyofanya?
Katika karne ya 17, Descartes alichunguza asili ya upinde wa mvua. Baadaye, Newton alijaribu mwanga na kuongezea nadharia ya Descartes, lakini hakuweza kuelewa uundaji wa upinde wa mvua kadhaa, kutokuwepo kwa vivuli vya rangi ya mtu binafsi ndani yao.
Nadharia kamili ya upinde wa mvua iliwasilishwa katika karne ya 19 na mwanaastronomia kutoka Uingereza, D. Erie. Ni yeye ambaye aliweza kufichua michakato yote ya upinde wa mvua. Nadharia aliyoianzisha bado inakubalika hadi leo.
Upinde wa mvua huonekana wakati mwanga wa jua unapopiga pazia la maji ya mvua katika eneo la anga mkabala na Jua. Katikati ya upinde wa mvua iko kwenye sehemu ya mbali ya Jua, ambayo ni, haionekani kwa jicho la mwanadamu. Tao la upinde wa mvua ni sehemu ya duara kuzunguka sehemu hii ya kati.
Rangi katika upinde wa mvua zimewekwa kwa mpangilio fulani. Yeye ni mara kwa mara. Nyekundu iko kwenye makali ya juu, zambarau iko chini. Kati yao, rangi huenda kwa mpangilio mkali. Upinde wa mvua hauna rangi zote zilizopo. Uwepo wa kijani kibichi unaonyesha mabadiliko ya hali ya hewa nzuri.
Aurora Borealis
Huu ni mwanga katika tabaka za juu za sumaku za angahewa kutokana na ushawishi wa pamoja wa atomi na vipengele vya upepo wa jua. Aurora kawaida ni kijani au bluu na vidokezo vya waridi na nyekundu. Wanaweza kuwa katika mfumo wa Ribbon au doa. Milipuko yao mara nyingi huambatana na sauti za kelele.
Mirage
Udanganyifu rahisi unajulikana kwa mtu yeyote. Kwa mfano, wakati wa kuendesha gari kwenye lami yenye joto, mirage inaonekana kama uso wa maji. Hii haishangazi kwa mtu yeyote. Ni jambo gani la macho linaloelezea kuonekana kwa mirage? Hebu tuzingatie suala hili kwa undani zaidi.
Mirage ni hali ya macho inayoonekana katika angahewa, ambayo matokeo yake jicho huona vitu ambavyo vimefichwa kisionekane katika hali ya kawaida. Hii ni kutokana na kinzani ya boriti ya mwanga inapopita kwenye tabaka za hewa. Vifaa ambavyo viko umbali mkubwa vinaweza kuinuka au kushuka ikilinganishwa na eneo halisi vilipo, au vinaweza kupotoshwa na kuwa na maumbo ya ajabu.
Brocken Ghost
Hili ni jambo ambalo, wakati wa kuzama kwa jua au kuchomoza jua, kivuli cha mtu aliye juu ya mwinuko kinapata uwiano usioeleweka, kinapoanguka juu ya mawingu yaliyo karibu. Hii inaelezwakutafakari na kukataa kwa miale ya mwanga na matone ya maji katika hali ya ukungu. Tukio hilo lilipewa jina la mojawapo ya urefu wa milima ya Harz ya Ujerumani.
Moto wa St. Elmo
Hizi ni brashi angavu za rangi ya samawati au zambarau kwenye nguzo za meli za baharini. Taa zinaweza kuonekana kwenye urefu wa milima, kwenye majengo ya urefu wa kuvutia. Jambo hili hutokea kutokana na kutokwa kwa umeme kwenye ncha za kondakta kutokana na ukweli kwamba mvutano wa umeme huongezeka.
Haya ndiyo matukio ya macho yanayozingatiwa katika masomo ya daraja la 8. Hebu tuzungumze kuhusu vifaa vya macho.
Miundo katika optics
Vifaa vya macho ni vifaa vinavyobadilisha mionzi ya mwanga. Kwa kawaida vifaa hivi hufanya kazi katika mwanga unaoonekana.
Vifaa vyote vya macho vinaweza kugawanywa katika aina mbili:
- Vifaa ambamo picha inapatikana kwenye skrini. Hizi ni kamera, kamera za filamu, vifaa vya kukadiria.
- Vifaa vinavyotangamana na jicho la mwanadamu, lakini haviundi picha kwenye skrini. Hii ni kioo cha kukuza, darubini, darubini. Vifaa hivi vinachukuliwa kuwa vya kuona.
Kamera ni kifaa cha opto-mechanical kinachotumiwa kupata picha za kitu kwenye filamu. Muundo wa kamera ni pamoja na kamera na lenzi zinazounda lenzi. Lenzi huunda taswira ndogo iliyogeuzwa ya kitu ambacho kinanaswa kwenye filamu. Hii ni kutokana na kitendo cha mwanga.
Picha haionekani mwanzoni, lakini kutokana na suluhu inayotayarishwa, inaonekana. Picha hii inaitwahasi, ndani yake maeneo mkali yanaonekana giza, na kinyume chake. Tengeneza chanya kutoka kwa hasi kwenye karatasi ya picha. Kwa kutumia kikuza picha, picha inakuzwa.
Kioo cha kukuza ni mfumo wa lenzi au lenzi ulioundwa ili kukuza vitu huku ukiziangalia. Kioo cha kukuza kinawekwa karibu na jicho, umbali ambao kitu kinaonekana wazi huchaguliwa. Matumizi ya kioo cha kukuza hutegemea kuongeza pembe ya mtazamo ambapo kitu kinatazamwa.
Ili kupata ukuzaji zaidi wa angular, tumia hadubini. Katika kifaa hiki, ukuzaji wa vitu hutokea kutokana na mfumo wa macho, unaojumuisha lens na jicho la macho. Kwanza, pembe ya mwonekano inaongezwa na lenzi, kisha kwa kipande cha macho.
Kwa hivyo, tumezingatia hali na vifaa kuu vya macho, aina na vipengele vyake.
