الفيزياء هي علم الطبيعة. الأجسام المادية والظواهر الفيزيائية – المعرفة هايبر ماركت

الأجسام المادية هي "الجهات الفاعلة" في الظواهر الفيزيائية. دعونا نتعرف على بعض منهم.

الظواهر الميكانيكية

الظواهر الميكانيكية هي حركة الأجسام (الشكل 1.3) وتأثيرها على بعضها البعض، على سبيل المثال التنافر أو الجذب. يسمى عمل الأجسام على بعضها البعض بالتفاعل.

وسوف نتعرف على الظواهر الميكانيكية بمزيد من التفصيل هذا العام الدراسي.

أرز. 1.3. أمثلة على الظواهر الميكانيكية: حركة وتفاعل الأجسام أثناء المسابقات الرياضية (أ، ب. ج)؛ حركة الأرض حول الشمس ودورانها حول محورها (ص)

الظواهر الصوتية

الظواهر الصوتية، كما يوحي اسمها، هي ظواهر تتضمن الصوت. وتشمل هذه، على سبيل المثال، انتشار الصوت في الهواء أو الماء، وكذلك انعكاس الصوت من مختلف العوائق - على سبيل المثال، الجبال أو المباني. عندما ينعكس الصوت، يظهر صدى مألوف.

الظواهر الحرارية

الظواهر الحرارية هي تسخين وتبريد الأجسام، وكذلك، على سبيل المثال، التبخر (تحويل السائل إلى بخار) والذوبان (تحويل المادة الصلبة إلى سائل).

الظواهر الحرارية منتشرة على نطاق واسع: على سبيل المثال، تحدد دورة المياه في الطبيعة (الشكل 1.4).

أرز. 1.4. دورة الماء في الطبيعة

تتبخر مياه المحيطات والبحار التي تسخنها أشعة الشمس. ومع صعود البخار يبرد ويتحول إلى قطرات ماء أو بلورات ثلج. وهي تشكل سحباً يعود منها الماء إلى الأرض على شكل أمطار أو ثلج.

"المختبر" الحقيقي للظواهر الحرارية هو المطبخ: ما إذا كان يتم طهي الحساء على الموقد، وما إذا كان الماء يغلي في غلاية، وما إذا كان الطعام متجمدًا في الثلاجة - كل هذه أمثلة على الظواهر الحرارية.

يتم تحديد تشغيل محرك السيارة أيضًا من خلال الظواهر الحرارية: عندما يحترق البنزين، يتشكل غاز ساخن جدًا يدفع المكبس (جزء المحرك). وتنتقل حركة المكبس عبر آليات خاصة إلى عجلات السيارة.

الظواهر الكهربائية والمغناطيسية

المثال الأكثر لفتًا للانتباه (بالمعنى الحرفي للكلمة) للظاهرة الكهربائية هو البرق (الشكل 1.5 ، أ). أصبحت الإضاءة الكهربائية والنقل الكهربائي (الشكل 1.5، ب) ممكنة بفضل استخدام الظواهر الكهربائية. ومن أمثلة الظواهر المغناطيسية جذب الأجسام الحديدية والفولاذية للمغناطيس الدائم، وكذلك تفاعل المغناطيس الدائم.

أرز. 1.5. الظواهر الكهربائية والمغناطيسية واستخداماتها

تدور إبرة البوصلة (الشكل ١.٥، ج) بحيث تشير نهايتها "الشمالية" إلى الشمال على وجه التحديد لأن الإبرة عبارة عن مغناطيس دائم صغير، والأرض مغناطيس ضخم. الشفق القطبي الشمالي (الشكل 1.5، د) ناتج عن حقيقة أن الجسيمات المشحونة كهربائيًا التي تطير من الفضاء تتفاعل مع الأرض كما هو الحال مع المغناطيس. تحدد الظواهر الكهربائية والمغناطيسية عمل أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر (الشكل 1.5، ه، و).

الظواهر البصرية

أينما ننظر، سنرى الظواهر البصرية في كل مكان (الشكل 1.6). هذه هي الظواهر المرتبطة بالضوء.

مثال على الظاهرة البصرية هو انعكاس الضوء عن طريق أجسام مختلفة. تدخل أشعة الضوء المنعكسة عن الأشياء إلى أعيننا، وبفضلها نرى هذه الأشياء.

أرز. 1.6. أمثلة على الظواهر البصرية: تبعث الشمس الضوء (أ)؛ يعكس القمر ضوء الشمس (ب)؛ المرايا (ج) تعكس الضوء بشكل جيد؛ من أجمل الظواهر البصرية - قوس قزح (د)

يواجه الشخص باستمرار ظواهر ضوئية. كل ما يرتبط بظهور الضوء وانتشاره وتفاعله مع المادة يسمى بالظواهر الضوئية. يمكن أن تكون الأمثلة الحية للظواهر البصرية: قوس قزح بعد المطر، والبرق أثناء عاصفة رعدية، وميض النجوم في سماء الليل، ولعب الضوء في تيار من الماء، وتقلب المحيط والسماء، وغيرها الكثير.

يتلقى الطلاب تفسيرات علمية للظواهر الفيزيائية والأمثلة البصرية في الصف السابع عندما يبدأون في دراسة الفيزياء. بالنسبة للكثيرين، ستصبح البصريات القسم الأكثر روعة وغموضًا في مناهج الفيزياء المدرسية.

ماذا يرى الشخص؟

تم تصميم عيون الإنسان بطريقة تمكنه من رؤية ألوان قوس قزح فقط. من المعروف اليوم أن طيف قوس قزح لا يقتصر على اللون الأحمر من جهة والبنفسجي من جهة أخرى. بعد اللون الأحمر تأتي الأشعة تحت الحمراء، وبعد البنفسجي تأتي الأشعة فوق البنفسجية. تستطيع العديد من الحيوانات والحشرات رؤية هذه الألوان، لكن البشر للأسف لا يستطيعون ذلك. ولكن يمكن لأي شخص إنشاء أجهزة تستقبل وتصدر موجات ضوئية ذات طول مناسب.

انكسار الأشعة

الضوء المرئي هو قوس قزح من الألوان، والضوء الأبيض، مثل ضوء الشمس، هو مزيج بسيط من هذه الألوان. إذا وضعت منشورًا في شعاع من الضوء الأبيض الساطع، فسوف يتحلل إلى الألوان أو الأطوال الموجية التي يتكون منها. أولاً، سيظهر اللون الأحمر ذو الطول الموجي الأطول، ثم البرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، وأخيرًا البنفسجي، الذي لديه أقصر طول موجي في الضوء المرئي.

إذا أخذت منشورًا آخر لالتقاط ضوء قوس قزح وقلبته رأسًا على عقب، فسوف يدمج كل الألوان إلى اللون الأبيض. هناك العديد من الأمثلة على الظواهر البصرية في الفيزياء، دعونا نتناول بعضًا منها.

لماذا السماء زرقاء؟

غالبًا ما يشعر الآباء الصغار بالحيرة من أبسط الأسئلة التي تبدو للوهلة الأولى حول أسبابهم الصغيرة. في بعض الأحيان يكون من الصعب الإجابة عليهم. يمكن تفسير جميع أمثلة الظواهر البصرية في الطبيعة تقريبًا بالعلم الحديث.

إن ضوء الشمس الذي ينير السماء أثناء النهار يكون أبيض اللون، مما يعني، من الناحية النظرية، أن السماء يجب أن تكون بيضاء أيضًا. ولكي يبدو باللون الأزرق، يلزم إجراء بعض العمليات مع الضوء أثناء مروره عبر الغلاف الجوي للأرض. وإليك ما يحدث: يمر بعض الضوء عبر المساحة الحرة بين جزيئات الغاز في الغلاف الجوي، ويصل إلى سطح الأرض ويظل بنفس اللون الأبيض الذي كان عليه عند بدايته. لكن ضوء الشمس يصادف جزيئات الغاز، التي، مثل الأكسجين، يتم امتصاصها ثم تنتشر في كل الاتجاهات.

يتم تنشيط الذرات الموجودة في جزيئات الغاز بواسطة الضوء الذي تمتصه وتصدر مرة أخرى فوتونات من الضوء بأطوال موجية تتراوح من الأحمر إلى البنفسجي. وهكذا، يتم توجيه بعض الضوء نحو الأرض، ويتم إرسال الباقي إلى الشمس. يعتمد سطوع الضوء المنبعث على اللون. يتم إطلاق ثمانية فوتونات من الضوء الأزرق مقابل كل فوتون من الضوء الأحمر. ولذلك، فإن الضوء الأزرق أكثر سطوعًا بثماني مرات من اللون الأحمر. ينبعث الضوء الأزرق المكثف من مليارات جزيئات الغاز من جميع الاتجاهات ويصل إلى أعيننا.

قوس متعدد الألوان

ذات مرة، اعتقد الناس أن قوس قزح كان علامة أرسلتها لهم الآلهة. في الواقع، تظهر دائمًا شرائط جميلة متعددة الألوان في السماء من العدم، ثم تختفي بشكل غامض. نعلم اليوم أن قوس قزح هو أحد أمثلة الظواهر البصرية في الفيزياء، لكننا لا نتوقف عن الإعجاب به في كل مرة نراه في السماء. والشيء المثير للاهتمام هو أن كل مراقب يرى قوس قزح مختلفًا، يتكون من أشعة الضوء القادمة من خلفه ومن قطرات المطر أمامه.

مما يتكون قوس قزح؟

وصفة هذه الظواهر البصرية في الطبيعة بسيطة: قطرات الماء في الهواء، والضوء، والمراقب. لكن لا يكفي أن تظهر الشمس عند هطول المطر. وينبغي أن يكون منخفضاً، وعلى الناظر أن يقف بحيث تكون الشمس خلفه، وينظر إلى المكان الذي هطلت فيه الأمطار أو قد هطلت للتو.

شعاع الشمس القادم من الفضاء البعيد يلتقط قطرة مطر. تعمل قطرة المطر مثل المنشور، فهي تكسر كل الألوان المخفية في الضوء الأبيض. وهكذا، عندما يمر شعاع أبيض عبر قطرة مطر، فإنه ينقسم فجأة إلى أشعة جميلة متعددة الألوان. داخل القطرة، يواجهون جدارها الداخلي، الذي يعمل كمرآة، وتنعكس الأشعة في نفس الاتجاه الذي دخلت منه القطرة.

والنتيجة النهائية هي أن العيون ترى قوس قزح من الألوان يتقوس عبر السماء - الضوء منحني وينعكس بواسطة ملايين قطرات المطر الصغيرة. ويمكنها أن تعمل مثل المنشورات الصغيرة، حيث تقسم الضوء الأبيض إلى مجموعة من الألوان. لكن المطر ليس ضرورياً دائماً لرؤية قوس قزح. ويمكن أيضًا أن ينكسر الضوء عن طريق الضباب أو أبخرة البحر.

ما هو لون الماء؟

الجواب واضح - الماء أزرق. إذا صببت ماءً نظيفًا في كوب، فسيرى الجميع وضوحه. وذلك لأن كمية الماء قليلة جدًا في الزجاج وأن اللون شاحب جدًا بحيث لا يمكن رؤيته.

عند ملء وعاء زجاجي كبير، يمكنك رؤية اللون الأزرق الطبيعي للمياه. يعتمد لونه على كيفية امتصاص جزيئات الماء للضوء أو عكسها. يتكون الضوء الأبيض من قوس قزح من الألوان، وتمتص جزيئات الماء معظم ألوان الطيف الأحمر إلى الأخضر التي تمر عبرها. وينعكس الجزء الأزرق مرة أخرى. لذلك نرى اللون الأزرق.

شروق الشمس وغروبها

وهذه أيضًا أمثلة على الظواهر البصرية التي يلاحظها الإنسان كل يوم. وعندما تشرق الشمس وتغرب، توجه أشعتها بزاوية إلى المكان الذي يوجد فيه الراصد. لديهم مسار أطول مما كانت عليه عندما تكون الشمس في ذروتها.

غالبًا ما تحتوي طبقات الهواء فوق سطح الأرض على الكثير من الغبار أو جزيئات الرطوبة المجهرية. تمر أشعة الشمس بزاوية على السطح ويتم تصفيتها. تمتلك الأشعة الحمراء أطول طول موجي للإشعاع، وبالتالي تخترق الأرض بسهولة أكبر من الأشعة الزرقاء التي لها موجات قصيرة تنعكس بواسطة جزيئات الغبار والماء. ولذلك فإن الإنسان خلال فجر الصباح والمساء لا يلاحظ إلا جزء من أشعة الشمس التي تصل إلى الأرض، وهي الأشعة الحمراء.

عرض ضوء الكوكب

الشفق القطبي النموذجي هو عرض ملون للضوء في سماء الليل يمكن رؤيته كل ليلة في القطب الشمالي. تتغير في أشكال غريبة، مجموعات ضخمة من الضوء الأزرق والأخضر مع بقع برتقالية وحمراء يصل عرضها أحيانًا إلى أكثر من 160 كيلومترًا ويمكن أن يمتد طولها إلى 1600 كيلومتر.

كيف نفسر هذه الظاهرة البصرية، التي هي مشهد مذهل؟ يظهر الشفق القطبي على الأرض، لكنه ينجم عن عمليات تحدث في الشمس البعيدة.

كيف هي أمورك؟

الشمس عبارة عن كرة ضخمة من الغاز تتكون بشكل رئيسي من ذرات الهيدروجين والهيليوم. تحتوي جميعها على بروتونات ذات شحنة موجبة وإلكترونات ذات شحنة سالبة تدور حولها. وتنتشر هالة ثابتة من الغاز الساخن في الفضاء على شكل رياح شمسية. يندفع هذا العدد الذي لا يحصى من البروتونات والإلكترونات بسرعة 1000 كيلومتر في الثانية.

عندما تصل جزيئات الرياح الشمسية إلى الأرض، تنجذب إلى المجال المغناطيسي القوي للكوكب. الأرض عبارة عن مغناطيس عملاق له خطوط مغناطيسية تتلاقى عند القطبين الشمالي والجنوبي. وتتدفق الجسيمات المنجذبة على طول هذه الخطوط غير المرئية بالقرب من القطبين وتصطدم بذرات النيتروجين والأكسجين التي تشكل الغلاف الجوي للأرض.

تفقد بعض ذرات الأرض إلكتروناتها، والبعض الآخر مشحون بطاقة جديدة. وبعد اصطدامها بالبروتونات والإلكترونات من الشمس، فإنها تطلق فوتونات من الضوء. على سبيل المثال، يجذب النيتروجين الذي فقد إلكترونات الضوء البنفسجي والأزرق، بينما يتوهج النيتروجين المشحون باللون الأحمر الداكن. الأكسجين المشحون يعطي الضوء الأخضر والأحمر. وبالتالي، فإن الجسيمات المشحونة تجعل الهواء يلمع بألوان عديدة. هذا هو الشفق.

السراب

يجب أن يتم تحديده على الفور أن السراب ليس من نسج الخيال البشري، بل يمكن تصويره، فهو أمثلة صوفية تقريبًا للظواهر الفيزيائية البصرية.

هناك الكثير من الأدلة على ملاحظة السراب، لكن العلم يستطيع تقديم تفسير علمي لهذه المعجزة. يمكن أن تكون بسيطة مثل رقعة من الماء بين الرمال الساخنة، أو يمكن أن تكون معقدة بشكل مذهل، حيث تبني رؤى لقلاع أو فرقاطات معلقة ذات أعمدة. كل هذه الأمثلة على الظواهر البصرية يتم إنشاؤها من خلال تلاعب الضوء والهواء.

تنحني موجات الضوء عندما تمر عبر الهواء الدافئ أولاً ثم البارد. الهواء الساخن أكثر تخلخلًا من الهواء البارد، لذا تكون جزيئاته أكثر نشاطًا وتنتشر على مسافات أطول. ومع انخفاض درجة الحرارة، تقل أيضًا حركة الجزيئات.

قد تتغير الرؤى التي يتم رؤيتها من خلال عدسات الغلاف الجوي للأرض بشكل كبير أو يتم ضغطها أو توسيعها أو قلبها. وذلك لأن أشعة الضوء تنحني عند مرورها عبر الهواء الدافئ ثم البارد، والعكس صحيح. وتلك الصور التي يحملها تيار الضوء، مثل السماء، يمكن أن تنعكس على الرمال الساخنة وتبدو وكأنها قطعة من الماء، والتي تبتعد دائمًا عند الاقتراب.

في أغلب الأحيان، يمكن ملاحظة السراب على مسافات طويلة: في الصحاري والبحار والمحيطات، حيث يمكن أن تكون هناك طبقات هواء ساخنة وباردة بكثافات مختلفة في نفس الوقت. وهو المرور عبر طبقات حرارية مختلفة يمكن أن يحرف موجة الضوء وينتج في النهاية رؤية هي انعكاس لشيء ما ويقدمها الخيال على أنها ظاهرة حقيقية.

هالة

بالنسبة لمعظم الخدع البصرية التي يمكن ملاحظتها بالعين المجردة، تفسيرها هو انكسار ضوء الشمس في الغلاف الجوي. واحدة من أكثر الأمثلة غير العادية للظواهر البصرية هي الهالة الشمسية. في الأساس، الهالة هي قوس قزح حول الشمس. ومع ذلك، فهو يختلف عن قوس قزح العادي في المظهر وفي خصائصه.

ولهذه الظاهرة أنواع عديدة، كل منها جميل بطريقته الخاصة. ولكن لكي يحدث أي نوع من الوهم البصري، هناك شروط معينة ضرورية.

تظهر الهالة في السماء عندما تتزامن عدة عوامل. في أغلب الأحيان يمكن رؤيته في الطقس البارد مع الرطوبة العالية. هناك عدد كبير من بلورات الجليد في الهواء. يشق ضوء الشمس طريقه عبرها، وينكسر بطريقة تشكل قوسًا حول الشمس.

وعلى الرغم من أن الأمثلة الثلاثة الأخيرة للظواهر البصرية يمكن تفسيرها بسهولة بواسطة العلم الحديث، إلا أنها غالبًا ما تظل غامضة وغامضة بالنسبة للمراقب العادي.

بعد أن درسنا الأمثلة الرئيسية للظواهر البصرية، يمكننا أن نعتقد بثقة أن الكثير منها يمكن تفسيره بالعلم الحديث، على الرغم من تصوفها وغموضها. لكن لا يزال أمام العلماء الكثير من الاكتشافات، وهي أدلة على الظواهر الغامضة التي تحدث على كوكب الأرض وخارجه.

تحدث باستمرار تغيرات مختلفة في الطبيعة (الحية وغير الحية). تشرق الشمس وتغرب - ويتغير الليل إلى النهار. أثناء العاصفة الرعدية، يومض البرق ويسمع صوت الرعد مرارًا وتكرارًا. الأشجار مغطاة بأوراق الشجر الخضراء في الربيع. طائرة تحلق عاليا في السماء. بالضغط على الزر الموجود على جهاز التحكم عن بعد، نقوم بتشغيل التلفزيون.

تسمى جميع التغيرات التي تحدث في الطبيعة بالظواهر الطبيعية.

في كل علم، يتم استخدام كلمات أو عبارات هي أسماء مفاهيم معينة - مصطلحات. لقد استخدمت بالفعل المصطلحات الرياضية "الرسم البياني"، "الشكل"، "الصيغة"، وأنت تعرف ما تعنيه كلمات مثل "الموضوع"، "الجملة"، "اللاحقة"، "القصيدة"، وما إلى ذلك في اللغة والأدب الأوكرانيين. في الفيزياء هناك أيضًا مواعيد نهائية. أحد المفاهيم الأكثر عمومية المستخدمة في الفيزياء هو مفهوم المادة. في الفيزياء، تُفهم المادة على أنها كل شيء موجود في الطبيعة، بغض النظر عما إذا كنا نعلم بوجوده أم لا.

التغيرات التي تحدث في الطبيعة هي مظهر من مظاهر حركة المادة. طائرة تحلق في السماء، تسقط قطرة مطر، يطفو قارب على الشاطئ، طالب يذهب إلى المدرسة. وفي كل هذه الحالات نرى أنه مع مرور الوقت تتغير أوضاع الطائرة بالنسبة للسحابة وقطرات المطر على زجاج النافذة، ويقترب الطالب من المدرسة.

تسمى الظواهر التي ندركها على أنها حركة الأجسام المختلفة وأجزائها بالنسبة لبعضها البعض بالظواهر الميكانيكية.

يمكن أن تكون حركة المادة غير مرئية بالنسبة لنا: تجف البرك بعد المطر، ويغلي الماء في غلاية، ويذوب الفولاذ في فرن مفتوح، وأشعة الشمس تسخن الأرض. تسمى هذه الظواهر بالحرارة. ترتبط الظواهر الحرارية بالتغيرات في العالم المصغر - الحركة غير المرئية للذرات والجزيئات وإشعاعاتها.

عندما يحل الظلام، نقوم بتشغيل الأضواء. إن عمل الأجهزة الكهربائية هو نتيجة لحركة وتفاعل الشحنات الكهربائية، التي تحملها جزيئات أولية - حتى تكوينات أصغر من الجزيئات والذرات. في هذه الحالة نحن نتعامل مع الظواهر الكهربائية. البرق هو أحد مظاهر الظواهر الكهربائية التي تحدث في الطبيعة (الشكل 1.1).

ترتبط الظواهر المغناطيسية ارتباطًا وثيقًا بالظواهر الكهربائية. تقوم إبرة البوصلة المغناطيسية بتغيير اتجاهها إذا قمت بوضع سلك بالقرب منها وتمرير تيار كهربائي من خلاله. أصبحت الظواهر المغناطيسية ذات أهمية كبيرة لتشغيل المحركات الكهربائية، وتستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية والصناعة والنقل. أحد مظاهر الظواهر الكهربائية والمغناطيسية في الطبيعة هو الشفق القطبي (الشكل 1.2).

قوس قزح بعد المطر (الشكل 1.3)، زرقة السماء، الصورة على الشاشة في السينما، تلاعب الألوان على أجنحة الفراشة وسطح القرص المضغوط هي مظاهر للظواهر الضوئية (الشكل 1). .1.4).

وكل هذه الظواهر تدرسها الفيزياء، ولهذا سميت بالظواهر الفيزيائية.

الظواهر التي تحدث في الطبيعة مترابطة، لأنها مظاهر لحركة المادة. يؤدي مرور التيار عبر ملف المصباح الكهربائي (ظاهرة كهربائية) إلى توهجه (ظاهرة حرارية) وانبعاث الضوء (ظاهرة بصرية). بسبب تفريغ البرق، يسخن الهواء ويتوسع بسرعة، ولهذا السبب نسمع الرعد. من خلال دراسة الظواهر المختلفة، يكتشف الفيزيائيون سبب أصلها والعلاقة بينها.

في الفيزياء، يستخدم مصطلح الجسم المادي أو ببساطة الجسم على نطاق واسع. على سبيل المثال، إذا تمت دراسة السمات العامة للحركة الميكانيكية، فلا يهم أي جسم سيتحرك. الحجر أو الكرة أو التفاحة أو أي شيء آخر يتم إلقاؤه لأعلى أو بزاوية نحو الأفق سيزيد من حركته، وبعد أن وصل إلى أعلى موضع، سيبدأ في السقوط بسرعة متزايدة. عند دراسة مثل هذه الحركات يقول الفيزيائيون: يقذف الجسم رأسياً إلى الأعلى، أو يقذف الجسم بزاوية مع الأفق. وتخضع لنفس القوانين تحركات المركبات الفضائية التي توصل رواد الفضاء إلى المحطة الفضائية الدولية والسفن التي تحمل لهم بضائع جديدة.

إن تسخين مقلاة الألمنيوم أو الفولاذ هو نفسه في الطبيعة. ولذلك فإن مصطلح الجسم في الفيزياء يعني أي جسم عند دراسة الظواهر الميكانيكية أو الحرارية أو غيرها التي تحدث بمشاركته. من أمثلة الأجسام المادية الحجر، القبرة، السفينة، الماء في وعاء، الغاز في الأسطوانة، السيارة، البالون والهواء الموجود فيه، الأرض.

الأسئلة والمهام

1. ما المقصود بالظاهرة الفيزيائية؟

2. ما هي المادة؟

3. ما هي أنواع الظواهر الفيزيائية التي تعرفها؟

4. أعط مثالين أو ثلاثة أمثلة على الظواهر الميكانيكية والحرارية والكهربائية والبصرية التي لاحظتها خلال اليوم.

5. أعط أمثلة على الأجسام المادية التي استخدمتها في دروس الفيزياء، في المنزل أثناء الغداء، والتي رأيتها أثناء الذهاب إلى المدرسة.

نحن محاطون بعالم متنوع بلا حدود من المواد والظواهر.

التغييرات تحدث باستمرار فيه.

تسمى أي تغييرات تحدث للأجسام بالظواهر.ولادة النجوم، وتغيير النهار والليل، وذوبان الجليد، وتورم البراعم على الأشجار، وميض البرق أثناء عاصفة رعدية، وما إلى ذلك - كل هذه ظواهر طبيعية.

ولنتذكر أن الأجسام مكونة من مواد. لاحظ أنه في بعض الظواهر لا تتغير مواد الأجسام، وفي بعضها الآخر تتغير. على سبيل المثال، إذا قمت بتمزيق قطعة من الورق إلى النصف، على الرغم من التغييرات التي حدثت، ستبقى الورقة ورقة. إذا أحرقت الورقة، فسوف تتحول إلى رماد ودخان.

الظواهر التيقد يتغير حجم وشكل الأجسام وحالة المواد، ولكن تبقى المواد على حالها، ولا تتحول إلى غيرها، وتسمى الظواهر الفيزيائية(تبخر الماء، توهج المصباح الكهربائي، صوت أوتار آلة موسيقية، إلخ).

الظواهر الفيزيائية متنوعة للغاية. من بينها هناك ميكانيكية، حرارية، كهربائية، ضوئيةوإلخ.

دعونا نتذكر كيف تطفو الغيوم عبر السماء، وتطير الطائرة، وتقود السيارة، وتسقط تفاحة، وتتدحرج عربة، وما إلى ذلك. في كل الظواهر المذكورة أعلاه، تتحرك الأشياء (الأجسام). تسمى الظواهر المرتبطة بتغير موضع الجسم بالنسبة للأجسام الأخرى ميكانيكي(مترجمة من اليونانية "mechane" تعني آلة، سلاح).

تحدث العديد من الظواهر بسبب تناوب الحرارة والبرودة. وفي هذه الحالة تحدث تغيرات في خصائص الأجسام نفسها. يغيرون الشكل والحجم وتتغير حالة هذه الأجسام. على سبيل المثال، عند تسخينه، يتحول الجليد إلى ماء، والماء إلى بخار؛ عندما تنخفض درجة الحرارة، يتحول البخار إلى ماء، والماء إلى ثلج. تسمى الظواهر المرتبطة بتسخين وتبريد الأجسام الحرارية(الشكل 35).

أرز. 35. الظاهرة الفيزيائية : انتقال المادة من حالة إلى أخرى. إذا قمت بتجميد قطرات الماء، سيتشكل الجليد مرة أخرى

دعونا نفكر كهربائيالظواهر. كلمة "الكهرباء" تأتي من الكلمة اليونانية "الإلكترون" - العنبر.تذكري أنه عندما تخلعين سترتك الصوفية بسرعة، ستسمعين صوت طقطقة طفيف. إذا فعلت الشيء نفسه في ظلام دامس، فسوف ترى أيضًا شرارات. هذه هي أبسط ظاهرة كهربائية.

للتعرف على ظاهرة كهربائية أخرى، قم بالتجربة التالية.

قم بتمزيق قطع صغيرة من الورق ووضعها على سطح الطاولة. قم بتمشيط الشعر النظيف والجاف بمشط بلاستيكي وثبته على قطع الورق. ماذا حدث؟

أرز. 36. تنجذب قطع الورق الصغيرة إلى المشط

تسمى الأجسام القادرة على جذب الأجسام الخفيفة بعد الفرك مكهرب(الشكل 36). البرق أثناء العواصف الرعدية والشفق القطبي وكهربة الورق والأقمشة الاصطناعية كلها ظواهر كهربائية. يعد تشغيل الهاتف والراديو والتلفزيون والأجهزة المنزلية المختلفة أمثلة على الاستخدام البشري للظواهر الكهربائية.

تسمى الظواهر المرتبطة بالضوء بالظواهر الضوئية. ينبعث الضوء من الشمس والنجوم والمصابيح وبعض الكائنات الحية كاليراعات. تسمى هذه الهيئات متوهجة.

ونرى بشرط التعرض للضوء على شبكية العين. في الظلام المطلق لا يمكننا أن نرى. الكائنات التي لا تبعث الضوء من تلقاء نفسها (على سبيل المثال، الأشجار والعشب وصفحات هذا الكتاب وما إلى ذلك) تكون مرئية فقط عندما تتلقى الضوء من جسم مضيء وتعكسه من سطحها.

القمر، الذي نتحدث عنه غالبًا باعتباره نجمًا ليليًا، هو في الواقع مجرد نوع من العاكس لأشعة الشمس.

من خلال دراسة الظواهر الفيزيائية للطبيعة، تعلم الإنسان استخدامها في الحياة اليومية.

1. ما تسمى الظواهر الطبيعية؟

2. اقرأ النص. اذكر الظواهر الطبيعية المسماة فيه: "لقد جاء الربيع. الشمس تزداد سخونة وأكثر سخونة. الثلج يذوب، والجداول تتدفق. لقد انتفخت البراعم على الأشجار ووصلت الغراب."

3. ما هي الظواهر التي تسمى المادية؟

4. من الظواهر الفيزيائية المذكورة أدناه، اكتب الظواهر الميكانيكية في العمود الأول؛ في الثانية - الحرارية. في الثالث - كهربائي. وفي الرابع – الظواهر الضوئية.

الظواهر الفيزيائية: وميض البرق؛ ذوبان الثلوج ساحل؛ ذوبان المعادن. تشغيل الجرس الكهربائي؛ قوس قزح في السماء. الأرنب المشمس؛ تحريك الحجارة والرمل بالماء. ماء مغلي.

"الظواهر البصرية في الطبيعة"

1. مقدمة

أ) مفهوم البصريات

ب) تصنيف البصريات

ج) البصريات في تطور الفيزياء الحديثة

2. الظواهر المرتبطة بانعكاس الضوء

4. الشفق القطبي

مقدمة

مفهوم البصريات

كانت الأفكار الأولى للعلماء القدماء حول الضوء ساذجة للغاية. لقد اعتقدوا أن الانطباعات البصرية تنشأ عندما يتم الشعور بالأشياء بمخالب رفيعة خاصة تخرج من العين. البصريات كانت علم الرؤية، هكذا يمكن ترجمة هذه الكلمة بدقة أكبر.

تدريجيًا في العصور الوسطى، تحول علم البصريات من علم الرؤية إلى علم الضوء، وقد سهل ذلك اختراع العدسات والكاميرا المظلمة. في الوقت الحاضر، تعد البصريات أحد فروع الفيزياء التي تدرس انبعاث الضوء وانتشاره في الوسائط المختلفة، وكذلك تفاعله مع المادة. أصبحت القضايا المتعلقة بالرؤية وبنية العين وعملها مجالًا علميًا منفصلاً - البصريات الفسيولوجية.

تصنيف البصريات

الأشعة الضوئية عبارة عن خطوط هندسية تنتشر عبرها الطاقة الضوئية، وعند النظر في العديد من الظواهر البصرية، يمكنك استخدام فكرة منها. في هذه الحالة، نتحدث عن البصريات الهندسية (الشعاعية). أصبحت البصريات الهندسية منتشرة على نطاق واسع في هندسة الإضاءة، وكذلك عند النظر في تصرفات العديد من الأدوات والأجهزة - من النظارات المكبرة والنظارات إلى التلسكوبات والمجاهر البصرية الأكثر تعقيدًا.

بدأت الأبحاث المكثفة حول ظواهر التداخل والحيود واستقطاب الضوء المكتشفة سابقًا في بداية القرن التاسع عشر. ولم يتم شرح هذه العمليات في إطار البصريات الهندسية، لذا كان من الضروري اعتبار الضوء على شكل موجات مستعرضة. ونتيجة لذلك، ظهرت البصريات الموجية. في البداية، كان يعتقد أن الضوء عبارة عن موجات مرنة في وسط معين (الأثير العالمي) يملأ الفضاء العالمي.

لكن الفيزيائي الإنجليزي جيمس ماكسويل ابتكر في عام 1864 النظرية الكهرومغناطيسية للضوء، والتي بموجبها موجات الضوء هي موجات كهرومغناطيسية ذات نطاق مماثل من الأطوال.

وفي بداية القرن العشرين، أظهرت دراسات جديدة أنه من أجل شرح بعض الظواهر، على سبيل المثال، التأثير الكهروضوئي، هناك حاجة إلى تمثيل شعاع الضوء في شكل دفق من الجزيئات الغريبة - الكميات الخفيفة. كان لدى إسحاق نيوتن وجهة نظر مماثلة حول طبيعة الضوء قبل 200 عام في "نظرية انصباب الضوء". والآن تقوم البصريات الكمومية بهذا.

دور البصريات في تطور الفيزياء الحديثة.

لعبت البصريات أيضًا دورًا مهمًا في تطور الفيزياء الحديثة. يرتبط ظهور اثنتين من أهم النظريات الثورية في القرن العشرين (ميكانيكا الكم والنظرية النسبية) من حيث المبدأ بالبحث البصري. أدت الطرق البصرية لتحليل المادة على المستوى الجزيئي إلى ظهور مجال علمي خاص - البصريات الجزيئية، والذي يشمل أيضًا التحليل الطيفي البصري، المستخدم في علوم المواد الحديثة، وأبحاث البلازما، والفيزياء الفلكية. هناك أيضًا بصريات الإلكترون والنيوترون.

في المرحلة الحالية من التطوير، تم إنشاء مجهر إلكتروني ومرآة نيوترونية، وتم تطوير نماذج بصرية للنوى الذرية.

إن البصريات، التي تؤثر على تطور مجالات مختلفة من الفيزياء الحديثة، هي نفسها اليوم في فترة من التطور السريع. كان الدافع الرئيسي لهذا التطور هو اختراع الليزر - مصادر مكثفة للضوء المتماسك. ونتيجة لذلك، ارتفعت البصريات الموجية إلى مستوى أعلى، وهو مستوى البصريات المتماسكة.

بفضل ظهور الليزر، ظهرت العديد من مجالات التطور العلمي والتقني. من بينها البصريات غير الخطية، والتصوير المجسم، والبصريات الراديوية، والبصريات البيكو ثانية، والبصريات التكيفية، وما إلى ذلك.

نشأت البصريات الراديوية عند تقاطع هندسة الراديو والبصريات وتتعامل مع دراسة الطرق البصرية لنقل المعلومات ومعالجتها. ويتم دمج هذه الطرق مع الطرق الإلكترونية التقليدية؛ وكانت النتيجة اتجاهًا علميًا وتقنيًا يسمى الإلكترونيات الضوئية.

موضوع الألياف الضوئية هو نقل الإشارات الضوئية من خلال الألياف العازلة. باستخدام إنجازات البصريات غير الخطية، من الممكن تغيير واجهة موجة شعاع الضوء، والتي يتم تعديلها مع انتشار الضوء في وسط معين، على سبيل المثال، في الغلاف الجوي أو في الماء. ونتيجة لذلك، ظهرت البصريات التكيفية ويجري تطويرها بشكل مكثف. ترتبط الطاقة الضوئية ارتباطًا وثيقًا بهذا، والتي تظهر أمام أعيننا وتتعامل، على وجه الخصوص، مع قضايا النقل الفعال للطاقة الضوئية على طول شعاع الضوء. تتيح تقنية الليزر الحديثة إنتاج نبضات ضوئية مدتها بيكو ثانية فقط. وتبين أن مثل هذه النبضات هي "أداة" فريدة لدراسة عدد من العمليات السريعة في المادة، وخاصة في الهياكل البيولوجية. وقد ظهر اتجاه خاص ويجري تطويره – وهو بصريات البيكو ثانية؛ يرتبط علم الأحياء الضوئي ارتباطًا وثيقًا به. يمكن القول دون مبالغة أن الاستخدام العملي الواسع النطاق لإنجازات البصريات الحديثة هو شرط أساسي للتقدم العلمي والتكنولوجي. لقد فتحت البصريات الطريق أمام العقل البشري إلى العالم المصغر، كما أتاحت له اختراق أسرار العوالم النجمية. تغطي البصريات جميع جوانب ممارستنا.

الظواهر المرتبطة بانعكاس الضوء.

الكائن وانعكاسه

حقيقة أن المشهد المنعكس في المياه الساكنة لا يختلف عن المشهد الحقيقي، بل ينقلب رأسًا على عقب فقط، هو أبعد ما يكون عن الحقيقة.

إذا نظر الإنسان في وقت متأخر من المساء إلى كيفية انعكاس المصابيح في الماء أو كيفية انعكاس الشاطئ النازل إلى الماء، فإن الانعكاس سيبدو له مختصرا و"يختفي" تماما إذا كان الراصد مرتفعا عن سطح الأرض. الماء. كما أنه لا يمكنك أبدًا رؤية انعكاس الجزء العلوي من الحجر الذي يكون جزء منه مغمورًا في الماء.

يبدو المشهد للراصد كما لو أنه يُنظر إليه من نقطة تقع تحت سطح الماء بقدر ما تكون عين الراصد فوق السطح. ويتضاءل الفرق بين المنظر الطبيعي وصورته مع اقتراب العين من سطح الماء، وأيضا مع تحرك الجسم بعيدا.

غالبًا ما يعتقد الناس أن انعكاس الشجيرات والأشجار في البركة له ألوان أكثر إشراقًا ونغمات أكثر ثراءً. ويمكن أيضًا ملاحظة هذه الميزة من خلال ملاحظة انعكاس الأشياء في المرآة. وهنا يلعب الإدراك النفسي دوراً أكبر من الجانب المادي للظاهرة. إطار المرآة وضفاف البركة يحدان من مساحة صغيرة من المنظر الطبيعي، مما يحمي الرؤية الجانبية للشخص من الضوء الزائد المتناثر القادم من السماء بأكملها ويعمى الراصد، أي أنه ينظر إلى مساحة صغيرة من المشهد كما لو كان من خلال أنبوب ضيق مظلم. إن تقليل سطوع الضوء المنعكس مقارنة بالضوء المباشر يجعل من السهل على الأشخاص مراقبة السماء والسحب والأشياء الأخرى ذات الإضاءة الساطعة التي تكون ساطعة للغاية بالنسبة للعين عند مراقبتها مباشرة.

اعتماد معامل الانعكاس على زاوية سقوط الضوء.

عند الحدود بين وسطين شفافين، ينعكس الضوء جزئيًا، ويمر جزئيًا إلى وسط آخر وينكسر، ويمتصه الوسط جزئيًا. وتسمى نسبة الطاقة المنعكسة إلى الطاقة الساقطة بمعامل الانعكاس. تسمى نسبة طاقة الضوء المنقولة عبر مادة ما إلى طاقة الضوء الساقط بالنفاذية.

تعتمد معاملات الانعكاس والنفاذية على الخصائص البصرية والوسائط المجاورة وزاوية سقوط الضوء. لذلك، إذا سقط الضوء على لوح زجاجي بشكل عمودي (زاوية السقوط α = 0)، فإن 5٪ فقط من طاقة الضوء تنعكس، ويمر 95٪ عبر الواجهة. ومع زيادة زاوية السقوط، يزداد جزء الطاقة المنعكسة. عند زاوية السقوط α=90˚ يساوي الوحدة.

يمكن تتبع اعتماد شدة الضوء المنعكس والمنتقل عبر لوحة زجاجية عن طريق وضع اللوحة في زوايا مختلفة لأشعة الضوء وتقييم الشدة بالعين.

ومن المثير للاهتمام أيضًا تقييم شدة الضوء المنعكس من سطح الخزان بالعين، اعتمادًا على زاوية السقوط، لملاحظة انعكاس أشعة الشمس من نوافذ المنزل بزوايا سقوط مختلفة خلال النهار، عند غروب الشمس، وعند شروق الشمس.

زجاج أمان

ينقل زجاج النوافذ التقليدي الأشعة الحرارية جزئيًا. هذا جيد للاستخدام في المناطق الشمالية، وكذلك للدفيئات الزراعية. في الجنوب، تصبح الغرف محمومة للغاية بحيث يصعب العمل فيها. تتلخص الحماية من الشمس إما في تظليل المبنى بالأشجار، أو اختيار اتجاه مناسب للمبنى أثناء إعادة الإعمار. كلاهما صعب في بعض الأحيان وليس ممكنًا دائمًا.

ولمنع الزجاج من نقل الأشعة الحرارية، يتم تغليفه بأغشية رقيقة شفافة من أكاسيد المعادن. وبالتالي فإن طبقة القصدير والأنتيمون لا تنقل أكثر من نصف الأشعة الحرارية، كما أن الطلاءات التي تحتوي على أكسيد الحديد تعكس الأشعة فوق البنفسجية بشكل كامل و35-55% من الأشعة الحرارية.

يتم تطبيق محاليل أملاح تشكيل الفيلم من زجاجة رذاذ على السطح الساخن للزجاج أثناء المعالجة الحرارية أو التشكيل. عند درجات الحرارة المرتفعة، تتحول الأملاح إلى أكاسيد، ترتبط بإحكام بسطح الزجاج.

تصنع نظارات النظارات الشمسية بطريقة مماثلة.

الانعكاس الداخلي الكلي للضوء

والمنظر الجميل هو النافورة التي تضاء نفاثاتها المنبعثة من الداخل. ويمكن تصوير ذلك في الظروف العادية عن طريق إجراء التجربة التالية (الشكل 1). في علبة معدنية طويلة، اصنعي ثقبًا دائريًا بارتفاع 5 سم من الأسفل ( أ) بقطر 5-6 ملم. يجب لف المصباح الكهربائي مع المقبس بعناية في ورق السيلوفان ووضعه مقابل الفتحة. تحتاج إلى صب الماء في الجرة. فتح الحفرة أ،نحصل على طائرة تضيء من الداخل. في غرفة مظلمة يتوهج بشكل مشرق ويبدو رائعًا للغاية. يمكن إعطاء التيار أي لون عن طريق وضع الزجاج الملون في مسار أشعة الضوء ب. إذا وضعت إصبعك في مسار النهر، فإن الماء يتناثر وتتوهج هذه القطرات بشكل مشرق.

تفسير هذه الظاهرة بسيط للغاية. يمر شعاع الضوء على طول تيار من الماء ويضرب سطحًا منحنيًا بزاوية أكبر من الزاوية الحدية، فيختبر انعكاسًا داخليًا كليًا، ثم يضرب مرة أخرى الجانب الآخر من التيار بزاوية أكبر من الزاوية الحدية مرة أخرى. لذلك يمر الشعاع على طول الطائرة، والانحناء معه.

أما لو انعكس الضوء بالكامل داخل النفث، فلن يكون مرئيًا من الخارج. ويتناثر جزء من الضوء بفعل الماء وفقاعات الهواء والشوائب المختلفة الموجودة فيه، وكذلك بسبب عدم استواء سطح النفاث فيكون مرئيا من الخارج.

دليل الضوء أسطواني

إذا قمت بتوجيه شعاع ضوئي على أحد طرفي أسطوانة منحنية من الزجاج الصلب، ستلاحظ أن الضوء سيخرج من طرفها الآخر (الشكل 2)؛ لا يخرج أي ضوء تقريبًا من خلال السطح الجانبي للأسطوانة. يتم تفسير مرور الضوء عبر أسطوانة زجاجية من خلال حقيقة أن الضوء يسقط على السطح الداخلي للأسطوانة بزاوية أكبر من الزاوية المحددة، ويخضع للانعكاس الكامل عدة مرات ويصل إلى النهاية.

كلما كانت الأسطوانة أرق، زاد انعكاس الشعاع وسقط الجزء الأكبر من الضوء على السطح الداخلي للأسطوانة بزوايا أكبر من الزاوية المحددة.

الماس والأحجار الكريمة

يوجد معرض لصندوق الماس الروسي في الكرملين.

الضوء في القاعة خافت قليلاً. تتألق إبداعات الصائغين في النوافذ. هنا يمكنك رؤية الماس مثل "أورلوف"، "شاه"، "ماريا"، "فالنتينا تيريشكوفا".

سر تلاعب الضوء الرائع بالألماس هو أن هذا الحجر يتمتع بمعامل انكسار مرتفع (n=2.4173)، ونتيجة لذلك، زاوية صغيرة من الانعكاس الداخلي الكلي (α=24˚30′) وله تشتت أكبر. مما يسبب تحلل الضوء الأبيض إلى ألوان بسيطة.

بالإضافة إلى ذلك، يعتمد تلاعب الضوء في الماس على صحة قطعه. تعكس جوانب الماس الضوء عدة مرات داخل البلورة. نظرًا للشفافية الكبيرة للماس عالي الجودة، فإن الضوء الموجود بداخله لا يفقد طاقته تقريبًا، ولكنه يتحلل فقط إلى ألوان بسيطة، ثم تنفجر أشعتها في اتجاهات مختلفة وغير متوقعة. عندما تقلب الحجر تتغير الألوان المنبعثة من الحجر، ويبدو أنه هو نفسه مصدر العديد من الأشعة الساطعة المتعددة الألوان.

هناك الماس الملونة باللون الأحمر، المزرق والأرجواني. يعتمد لمعان الماس على قطعه. إذا نظرت من خلال ماسة جيدة القطع وشفافة بالماء إلى الضوء، فإن الحجر يبدو معتمًا تمامًا، وبعض جوانبه تبدو سوداء ببساطة. يحدث هذا لأن الضوء، الذي يخضع للانعكاس الداخلي الكلي، يخرج في الاتجاه المعاكس أو إلى الجانبين.

وعند النظر إليها من جهة الضوء، فإن القطع العلوي يلمع بألوان عديدة ويكون لامعاً في بعض الأماكن. ويسمى البريق اللامع للحواف العلوية للماس بالبريق الماسي. ويبدو أن الجانب السفلي من الماسة مطلي بالفضة من الخارج وله لمعان معدني.

الماس الأكثر شفافية وكبيرة بمثابة زخرفة. يستخدم الماس الصغير على نطاق واسع في التكنولوجيا كأداة قطع أو طحن لآلات تشغيل المعادن. ويستخدم الماس في تقوية رؤوس أدوات الحفر الخاصة بحفر الآبار في الصخور الصلبة. هذا الاستخدام للماس ممكن بسبب صلابته الكبيرة. الأحجار الكريمة الأخرى في معظم الحالات هي بلورات أكسيد الألومنيوم مع خليط من أكاسيد عناصر التلوين - الكروم (الياقوت)، النحاس (الزمرد)، المنغنيز (الجمشت). كما أنها تتميز بالصلابة والمتانة ولها ألوان جميلة و"لعبة الضوء". حاليًا، يمكنهم الحصول بشكل مصطنع على بلورات كبيرة من أكسيد الألومنيوم وطلائها باللون المطلوب.

يتم تفسير ظاهرة تشتت الضوء من خلال تنوع ألوان الطبيعة. تم إجراء مجموعة كاملة من التجارب البصرية مع المنشور من قبل العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر. أظهرت هذه التجارب أن الضوء الأبيض ليس أساسيًا، بل يجب اعتباره مركبًا ("غير متجانس")؛ أهمها ألوان مختلفة (أشعة "موحدة" أو أشعة "أحادية اللون"). ويحدث تحلل الضوء الأبيض إلى ألوان مختلفة لأن كل لون له درجة انكساره الخاصة. تتوافق هذه الاستنتاجات التي توصل إليها نيوتن مع الأفكار العلمية الحديثة.

جنبا إلى جنب مع تشتت معامل الانكسار، لوحظ تشتت معاملات الامتصاص والنقل والانعكاس للضوء. وهذا ما يفسر التأثيرات المختلفة عند إضاءة الأجسام. على سبيل المثال، إذا كان هناك جسم شفاف للضوء، حيث يكون معامل النفاذية كبير بالنسبة للضوء الأحمر ومعامل الانعكاس صغير، أما بالنسبة للضوء الأخضر فهو العكس: معامل النفاذية صغير ومعامل الانعكاس كبير، فيظهر الجسم في الضوء المنقول باللون الأحمر، وفي الضوء المنعكس يظهر باللون الأخضر. وتمتلك هذه الخصائص، على سبيل المثال، الكلوروفيل، وهي مادة خضراء موجودة في أوراق النبات ومسؤولة عن لونها الأخضر. يظهر محلول الكلوروفيل في الكحول باللون الأحمر عند النظر إليه مقابل الضوء. في الضوء المنعكس، يظهر نفس المحلول باللون الأخضر.

إذا كان لدى الجسم معامل امتصاص مرتفع ومعاملات نفاذية وانعكاس منخفضة، فسيظهر هذا الجسم أسود ومعتمًا (على سبيل المثال، السخام). جسم أبيض للغاية ومعتم (مثل أكسيد المغنسيوم) له انعكاس قريب من الوحدة لجميع الأطوال الموجية، ومعاملات نفاذية وامتصاص منخفضة جدًا. الجسم (الزجاج) الذي يكون شفافًا تمامًا للضوء له معاملات انعكاس وامتصاص منخفضة ونفاذية قريبة من الوحدة لجميع الأطوال الموجية. في الزجاج الملون، بالنسبة لبعض الأطوال الموجية، تكون معاملات النفاذية والانعكاس مساوية عمليا للصفر، وبالتالي فإن معامل الامتصاص لنفس الأطوال الموجية قريب من الوحدة.

الظواهر المرتبطة بانكسار الضوء

بعض أنواع السراب. من بين مجموعة أكبر من السراب، سنفرد عدة أنواع: سراب "البحيرة"، ويسمى أيضًا السراب السفلي، والسراب العلوي، والسراب المزدوج والثلاثي، وسراب الرؤية البعيدة جدًا.

يظهر السراب السفلي ("البحيرة") فوق سطح شديد الحرارة. وعلى العكس من ذلك، يظهر السراب المتميز فوق سطح بارد جدًا، على سبيل المثال فوق الماء البارد. إذا لوحظت السراب السفلي، كقاعدة عامة، في الصحاري والسهوب، فسيتم ملاحظة السراب العلوي في خطوط العرض الشمالية.

والسراب العلوي متنوع. في بعض الحالات تعطي صورة مباشرة، وفي حالات أخرى تظهر صورة مقلوبة في الهواء. يمكن أن يكون السراب مزدوجًا، عندما يتم ملاحظة صورتين، واحدة بسيطة والأخرى مقلوبة. وقد يفصل بين هذه الصور شريط من الهواء (قد تكون إحداهما فوق خط الأفق، والأخرى تحته)، ولكنها قد تندمج مع بعضها البعض مباشرة. في بعض الأحيان تظهر صورة أخرى - صورة ثالثة.

تعتبر سراب الرؤية بعيدة المدى مذهلة بشكل خاص. فلاماريون في كتابه "الغلاف الجوي" يصف مثالاً على هذا السراب: "بناءً على شهادة العديد من الأشخاص الموثوقين، يمكنني الإبلاغ عن سراب شوهد في مدينة فيرفييه (بلجيكا) في يونيو 1815. ذات صباح ، رأى سكان المدينة في السماء جيشا، وكان من الواضح أنه يمكن للمرء أن يميز بدلات رجال المدفعية وحتى، على سبيل المثال، مدفع بعجلة مكسورة كان على وشك السقوط ... كان الصباح من معركة واترلو! تم تصوير السراب الموصوف على شكل لوحة مائية ملونة من قبل أحد شهود العيان. المسافة من واترلو إلى فيرفيرس في خط مستقيم تزيد عن 100 كم. هناك حالات معروفة عندما لوحظت سراب مماثل على مسافات كبيرة - تصل إلى 1000 كم. يجب أن يُنسب فيلم "الهولندي الطائر" على وجه التحديد إلى مثل هذا السراب.

شرح السراب السفلي (البحيرة). إذا كان الهواء القريب من سطح الأرض حاراً جداً، وبالتالي كثافته منخفضة نسبياً، فإن معامل الانكسار على السطح سيكون أقل منه في طبقات الهواء الأعلى. تغيير معامل انكسار الهواء نمع الارتفاع حبالقرب من سطح الأرض بالنسبة للحالة قيد النظر موضحة في الشكل 3، أ.

وفقا للقاعدة المعمول بها، فإن أشعة الضوء القريبة من سطح الأرض سوف تنحني في هذه الحالة بحيث يكون مسارها محدبا إلى الأسفل. يجب أن يكون هناك مراقب عند النقطة أ. سيدخل شعاع ضوئي من منطقة معينة من السماء الزرقاء إلى عين الراصد، ويختبر الانحناء المحدد. وهذا يعني أن الراصد سيرى الجزء المقابل من السماء ليس فوق خط الأفق، بل تحته. يبدو له أنه يرى الماء، على الرغم من أن هناك في الواقع صورة السماء الزرقاء أمامه. فإذا تخيلنا أن هناك تلالاً أو نخيلاً أو أجساماً أخرى بالقرب من خط الأفق، فإن الراصد سيراها مقلوبة بفضل انحناء الأشعة الملحوظ، وسيدركها على أنها انعكاسات للأجسام المقابلة في اللاوجود. ماء. هكذا ينشأ الوهم، وهو سراب «البحيرة».

سراب متفوق بسيط. يمكن الافتراض أن الهواء الموجود على سطح الأرض أو الماء لا يتم تسخينه، بل على العكس من ذلك، يتم تبريده بشكل ملحوظ مقارنة بطبقات الهواء الأعلى؛ يظهر التغير في n مع الارتفاع h في الشكل 4، أ. في الحالة قيد النظر، تنحني أشعة الضوء بحيث يكون مسارها محدبًا للأعلى. ولذلك يستطيع الراصد الآن أن يرى الأشياء المخفية عنه خلف الأفق، وسوف يراها في الأعلى، وكأنها معلقة فوق خط الأفق. لذلك، تسمى هذه السراب العلوي.

يمكن للسراب المتفوق أن ينتج صورة مستقيمة ومقلوبة. تحدث الصورة المباشرة الموضحة في الشكل عندما يتناقص معامل انكسار الهواء ببطء نسبيًا مع الارتفاع. عندما ينخفض ​​معامل الانكسار بسرعة، تتشكل صورة مقلوبة. يمكن التحقق من ذلك من خلال النظر في حالة افتراضية - يتناقص معامل الانكسار عند ارتفاع معين h فجأة (الشكل 5). تتعرض أشعة الجسم، قبل وصولها إلى المراقب A، إلى انعكاس داخلي كلي من الحدود BC، والتي يوجد تحتها في هذه الحالة هواء أكثر كثافة. ويمكن ملاحظة أن السراب العلوي يعطي صورة مقلوبة للكائن. في الواقع، لا توجد حدود مفاجئة بين طبقات الهواء، بل يحدث الانتقال تدريجيًا. ولكن إذا حدث ذلك بشكل حاد بما فيه الكفاية، فإن السراب العلوي سيعطي صورة مقلوبة (الشكل 5).

سراب مزدوج وثلاثي. إذا تغير معامل انكسار الهواء أولاً بسرعة ثم ببطء، ففي هذه الحالة سوف تنحني الأشعة في المنطقة I بشكل أسرع من المنطقة II. ونتيجة لذلك، تظهر صورتان (الشكل 6، 7). تنتشر الأشعة الضوئية 1 داخل المنطقة الهوائية وتشكل صورة مقلوبة للجسم. الأشعة 2، التي تنتشر بشكل رئيسي داخل المنطقة II، تنحني بدرجة أقل وتشكل صورة مستقيمة.

لفهم كيفية ظهور السراب الثلاثي، عليك أن تتخيل ثلاث مناطق هوائية متتالية: الأولى (بالقرب من السطح)، حيث يتناقص معامل الانكسار ببطء مع الارتفاع، والمنطقة التالية، حيث يتناقص معامل الانكسار بسرعة، والمنطقة الثالثة، حيث يتناقص معامل الانكسار مرة أخرى ببطء. يوضح الشكل التغير المعتبر في معامل الانكسار مع الارتفاع. يوضح الشكل كيفية حدوث السراب الثلاثي. الأشعة 1 تشكل الصورة السفلية للجسم، وتمتد داخل المنطقة الهوائية I. الأشعة 2 تشكل صورة مقلوبة؛ لقد وقعت في المنطقة الجوية الثانية، وهذه الأشعة تعاني من انحناء قوي. الأشعة 3 تشكل الصورة المباشرة العليا للكائن.

سراب رؤية طويل المدى للغاية. طبيعة هذه السراب هي الأقل دراسة. ومن الواضح أن الجو يجب أن يكون شفافاً، خالياً من بخار الماء والتلوث. لكن هذا لا يكفى. يجب أن تتشكل طبقة ثابتة من الهواء البارد على ارتفاع معين فوق سطح الأرض. يجب أن يكون الهواء أكثر دفئًا أسفل هذه الطبقة وفوقها. إن شعاع الضوء الذي يدخل داخل طبقة باردة كثيفة من الهواء يبدو أنه "مقفل" بداخله وينتشر من خلاله كما لو كان من خلال نوع من دليل الضوء. يكون مسار الشعاع في الشكل 8 دائمًا محدبًا باتجاه مناطق الهواء الأقل كثافة.

ويمكن تفسير حدوث السراب بعيد المدى للغاية من خلال انتشار الأشعة داخل "أدلة ضوئية" مماثلة، والتي تخلقها الطبيعة أحيانًا.

قوس قزح ظاهرة سماوية جميلة جذبت انتباه الإنسان دائمًا. في الأوقات السابقة، عندما كان الناس لا يزالون يعرفون القليل عن العالم من حولهم، كان قوس قزح يعتبر "علامة سماوية". لذلك، اعتقد اليونانيون القدماء أن قوس قزح هو ابتسامة الإلهة إيريس.

ويلاحظ قوس قزح في الاتجاه المعاكس للشمس، على خلفية السحب الممطرة أو المطر. يقع القوس متعدد الألوان عادة على مسافة 1-2 كم من الراصد، وفي بعض الأحيان يمكن رؤيته على مسافة 2-3 م على خلفية قطرات الماء التي تشكلها النوافير أو رشاشات الماء.

يقع مركز قوس قزح على استمرار الخط المستقيم الذي يربط الشمس وعين الراصد - على الخط المضاد للشمس. الزاوية بين الاتجاه نحو قوس قزح الرئيسي والخط المضاد للشمس هي 41-42 درجة (الشكل 9).

عند شروق الشمس، تكون النقطة المضادة للشمس (النقطة M) على خط الأفق ويكون قوس قزح على شكل نصف دائرة. ومع شروق الشمس، تتحرك النقطة المضادة للشمس تحت الأفق ويتناقص حجم قوس قزح. إنه لا يمثل سوى جزء من الدائرة.

غالبًا ما يُلاحظ قوس قزح ثانوي، متحد المركز مع الأول، بنصف قطر زاوي يبلغ حوالي 52 درجة والألوان في الاتجاه المعاكس.

عندما يكون ارتفاع الشمس 41 درجة، يتوقف قوس قزح الرئيسي عن الظهور ويبرز جزء فقط من قوس قزح الجانبي فوق الأفق، وعندما يكون ارتفاع الشمس أكثر من 52 درجة، لا يكون قوس قزح الجانبي مرئيًا أيضًا. ولذلك، في خطوط العرض الوسطى الاستوائية لا يتم ملاحظة هذه الظاهرة الطبيعية أبدًا خلال ساعات الظهيرة.

يتكون قوس قزح من سبعة ألوان أساسية، تنتقل بسلاسة من لون إلى آخر.

ويعتمد نوع القوس وسطوع الألوان وعرض الخطوط على حجم قطرات الماء وعددها. القطرات الكبيرة تخلق قوس قزح أضيق، مع ألوان بارزة بشكل حاد، والقطرات الصغيرة تخلق قوسًا ضبابيًا وباهتًا وحتى أبيض. ولهذا السبب يظهر قوس قزح ضيق ومشرق في الصيف بعد عاصفة رعدية تسقط خلالها قطرات كبيرة.

تم اقتراح نظرية قوس قزح لأول مرة في عام 1637 من قبل رينيه ديكارت. وأوضح قوس قزح كظاهرة تتعلق بانعكاس وانكسار الضوء في قطرات المطر.

وتم شرح تكوين الألوان وتسلسلها لاحقًا، بعد كشف الطبيعة المعقدة للضوء الأبيض وانتشاره في الوسط. تم تطوير نظرية حيود قوس قزح بواسطة إيري وشريكه.

يمكننا أن نفكر في أبسط حالة: دع شعاعًا من الأشعة الشمسية المتوازية يسقط على قطرات على شكل كرة (الشكل 10). ينكسر الشعاع الساقط على سطح قطرة عند النقطة A داخلها وفقا لقانون الانكسار:

ن الخطيئة α=ن الخطيئة β، حيث ن=1، ن≈1.33 –

على التوالي، معاملات انكسار الهواء والماء، α هي زاوية السقوط، و β هي زاوية انكسار الضوء.

داخل القطرة، يتحرك الشعاع AB في خط مستقيم. عند النقطة B، ينكسر الشعاع جزئيًا وينعكس جزئيًا. تجدر الإشارة إلى أنه كلما كانت زاوية السقوط عند النقطة B، وبالتالي عند النقطة A، أصغر، كلما انخفضت شدة الحزمة المنعكسة وزادت شدة الحزمة المنكسرة.

يحدث الشعاع AB، بعد الانعكاس عند النقطة B، بزاوية β`=β b ويصل إلى النقطة C، حيث يحدث أيضًا انعكاس جزئي وانكسار جزئي للضوء. يترك الشعاع المنكسر القطرة بزاوية γ، ويمكن للشعاع المنعكس أن ينتقل لمسافة أبعد، إلى النقطة D، وما إلى ذلك. وبالتالي، فإن شعاع الضوء الموجود في القطرة يتعرض للانعكاس والانكسار المتعدد. ومع كل انعكاس يخرج بعض الأشعة الضوئية وتقل شدتها داخل القطرة. أشد الأشعة الخارجة في الهواء كثافة هو الشعاع الخارج من القطرة عند النقطة B. لكن من الصعب ملاحظته لأنه يضيع على خلفية ضوء الشمس الساطع المباشر. تشكل الأشعة المنكسرة عند النقطة C معًا قوس قزح أساسي على خلفية سحابة داكنة، والأشعة المنكسرة عند النقطة D تنتج قوس قزح ثانوي، وهو أقل كثافة من القوس الأساسي.

عند النظر في تكوين قوس قزح، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار ظاهرة أخرى - الانكسار غير المتكافئ لموجات الضوء ذات أطوال مختلفة، أي أشعة ضوئية بألوان مختلفة. وتسمى هذه الظاهرة التشتت. بسبب التشتت، تختلف زوايا الانكسار γ وزاوية انحراف Θ للأشعة في القطرة بالنسبة للأشعة ذات الألوان المختلفة.

في أغلب الأحيان نرى قوس قزح واحد. ليس من غير المألوف أن يظهر خطان من قوس قزح في السماء في نفس الوقت، ويقعان واحدًا تلو الآخر؛ كما أنهم يلاحظون عددًا أكبر من الأقواس السماوية - ثلاثة وأربعة وحتى خمسة في نفس الوقت. لاحظ سكان لينينغراد هذه الظاهرة المثيرة للاهتمام في 24 سبتمبر 1948، عندما ظهرت أربعة أقواس قزح بين السحب فوق نهر نيفا بعد الظهر. اتضح أن قوس قزح يمكن أن ينشأ ليس فقط من الأشعة المباشرة؛ وغالبا ما يظهر في أشعة الشمس المنعكسة. ويمكن رؤية ذلك على شواطئ الخلجان البحرية والأنهار والبحيرات الكبيرة. ثلاثة أو أربعة أقواس قزح - عادية ومنعكسة - تخلق أحيانًا صورة جميلة. نظرًا لأن أشعة الشمس المنعكسة من سطح الماء تنتقل من الأسفل إلى الأعلى، فإن قوس قزح المتكون في الأشعة يمكن أن يبدو أحيانًا غير عادي تمامًا.

لا ينبغي أن تعتقد أنه لا يمكن رؤية قوس قزح إلا أثناء النهار. ويحدث أيضًا في الليل، وإن كان ضعيفًا دائمًا. يمكنك رؤية قوس قزح هذا بعد هطول أمطار ليلية، عندما يظهر القمر من خلف السحب.

يمكن الحصول على بعض مظاهر قوس قزح من خلال التجربة التالية: تحتاج إلى إضاءة دورق مملوء بالماء بأشعة الشمس أو مصباح من خلال ثقب في لوحة بيضاء. بعد ذلك سيصبح قوس قزح مرئيًا بوضوح على السبورة، وستكون زاوية تباعد الأشعة مقارنة بالاتجاه الأولي حوالي 41-42 درجة. وفي الظروف الطبيعية لا توجد شاشة، بل تظهر الصورة على شبكية العين، وتقوم العين بإسقاط هذه الصورة على السحاب.

إذا ظهر قوس قزح في المساء قبل غروب الشمس، فيلاحظ قوس قزح أحمر. وفي الخمس أو العشر دقائق الأخيرة قبل غروب الشمس تختفي جميع ألوان قوس قزح باستثناء اللون الأحمر، ويصبح شديد السطوع والرؤية حتى بعد غروب الشمس بعشر دقائق.

قوس قزح على الندى منظر جميل. ويمكن ملاحظتها عند شروق الشمس على العشب المغطى بالندى. قوس قزح هذا على شكل قطع زائد.

الشفق القطبي

من أجمل الظواهر البصرية في الطبيعة الشفق القطبي.

في معظم الحالات، يكون للشفق لون أخضر أو ​​أزرق مخضر مع وجود بقع عرضية أو حدود باللون الوردي أو الأحمر.

يتم ملاحظة الشفق القطبي في شكلين رئيسيين - في شكل شرائط وفي شكل بقع تشبه السحابة. عندما يكون الإشراق شديدًا، فإنه يأخذ شكل شرائط. عندما تفقد كثافتها، تتحول إلى بقع. ومع ذلك، تختفي العديد من الأشرطة قبل أن يتوفر لها الوقت الكافي لاختراق البقع. تبدو الشرائط وكأنها معلقة في الفضاء المظلم من السماء، تشبه ستارة أو ستائر عملاقة، تمتد عادة من الشرق إلى الغرب لآلاف الكيلومترات. يبلغ ارتفاع هذا الستار عدة مئات من الكيلومترات، ولا يتجاوز سمكه عدة مئات من الأمتار، وهو رقيق وشفاف لدرجة أن النجوم يمكن رؤيتها من خلاله. تم تحديد الحافة السفلية للستارة بشكل حاد وواضح وغالبًا ما تكون ملونة باللون الأحمر أو الوردي، مما يذكرنا بحدود الستارة، وتفقد الحافة العلوية تدريجيًا في الارتفاع وهذا يخلق انطباعًا مثيرًا للإعجاب بشكل خاص عن عمق الفضاء.

هناك أربعة أنواع من الشفق:

قوس متجانس - شريط مضيء له الشكل الأبسط والأكثر هدوءًا. إنه أكثر إشراقا من الأسفل ويختفي تدريجيا إلى أعلى على خلفية توهج السماء؛

القوس المشع - يصبح الشريط أكثر نشاطًا وحركة إلى حد ما، ويشكل طيات وجداول صغيرة؛

شريط شعاعي - مع زيادة النشاط، تتداخل الطيات الأكبر مع الطيات الصغيرة؛

مع زيادة النشاط، تتوسع الطيات أو الحلقات إلى أحجام هائلة، وتتوهج الحافة السفلية للشريط بشكل مشرق مع توهج وردي. وعندما يهدأ النشاط، تختفي الطيات ويعود الشريط إلى شكل موحد. يشير هذا إلى أن البنية المتجانسة هي الشكل الرئيسي للشفق، وأن الطيات ترتبط بزيادة النشاط.

غالبًا ما تظهر إشعاعات من نوع مختلف. إنها تغطي المنطقة القطبية بأكملها وهي شديدة للغاية. تحدث أثناء زيادة النشاط الشمسي. تظهر هذه الشفق على شكل غطاء أخضر مائل للبياض. وتسمى مثل هذه الشفق بالعواصف.

بناءً على سطوع الشفق، يتم تقسيمها إلى أربع فئات، تختلف عن بعضها البعض بأمر واحد من حيث الحجم (أي 10 مرات). تتضمن الفئة الأولى شفقًا بالكاد يمكن ملاحظته ويساوي تقريبًا سطوع درب التبانة، بينما تضيء الفئة الرابعة الأرض بسطوع مثل البدر.

وتجدر الإشارة إلى أن الشفق الناتج ينتشر باتجاه الغرب بسرعة 1 كم/ثانية. تسخن الطبقات العليا من الغلاف الجوي في منطقة الومضات الشفقية وتندفع نحو الأعلى، مما أثر على زيادة فرملة الأقمار الصناعية الأرضية التي تمر عبر هذه المناطق.

أثناء الشفق القطبي، تنشأ تيارات كهربائية دوامية في الغلاف الجوي للأرض، وتغطي مساحات واسعة. إنها تثير العواصف المغناطيسية، أو ما يسمى بالمجالات المغناطيسية الإضافية غير المستقرة. عندما يضيء الغلاف الجوي، فإنه يصدر أشعة سينية، والتي على الأرجح نتيجة لتباطؤ الإلكترونات في الغلاف الجوي.

تكون ومضات الإشعاع المتكررة مصحوبة دائمًا بأصوات تذكرنا بالضوضاء والطقطقة. وللشفق تأثير كبير على التغيرات القوية في طبقة الأيونوسفير، والتي تؤثر بدورها على ظروف الاتصال اللاسلكي، أي أن الاتصال اللاسلكي يتدهور بشكل كبير، مما يؤدي إلى تداخل شديد، أو حتى فقدان الاستقبال بالكامل.

ظهور الشفق القطبي.

الأرض عبارة عن مغناطيس ضخم، يقع قطبها الشمالي بالقرب من القطب الجغرافي الجنوبي، وقطبها الجنوبي يقع بالقرب من الشمال. وخطوط المجال المغناطيسي للأرض هي خطوط مغناطيسية أرضية تخرج من المنطقة المجاورة للقطب المغناطيسي الشمالي للأرض. وهي تغطي الكرة الأرضية بأكملها وتدخلها في منطقة القطب المغناطيسي الجنوبي، وتشكل شبكة حلقية حول الأرض.

كان يُعتقد لفترة طويلة من الزمن أن موقع خطوط المجال المغناطيسي متماثل بالنسبة إلى محور الأرض. ولكن في الواقع، اتضح أن ما يسمى بـ "الرياح الشمسية"، أي تيار من البروتونات والإلكترونات المنبعثة من الشمس، تهاجم القشرة المغناطيسية الأرضية للأرض من ارتفاع حوالي 20 ألف كيلومتر. إنه يسحبه بعيدًا عن الشمس، وبالتالي يشكل نوعًا من "الذيل" المغناطيسي على الأرض.

بمجرد دخوله إلى المجال المغناطيسي للأرض، يتحرك الإلكترون أو البروتون في شكل حلزوني، ملتفًا حول الخط المغنطيسي الأرضي. وتنقسم هذه الجسيمات المتساقطة من الرياح الشمسية إلى المجال المغناطيسي للأرض إلى قسمين: جزء واحد على طول خطوط المجال المغناطيسي يتدفق مباشرة إلى المناطق القطبية للأرض، والآخر يدخل داخل التيرود ويتحرك داخله، كما يمكن إجراؤه وفقًا لقاعدة اليد اليسرى، على طول المنحنى المغلق ABC. وفي النهاية، تتدفق هذه البروتونات والإلكترونات أيضًا على طول الخطوط المغناطيسية الأرضية إلى منطقة القطبين، حيث يظهر تركيزها المتزايد. تنتج البروتونات والإلكترونات تأينًا وإثارة ذرات وجزيئات الغازات. لديهم ما يكفي من الطاقة لهذا الغرض. حيث أن البروتونات تصل إلى الأرض بطاقة تتراوح بين 10.000-20.000 فولت (1 فولت = 1.610 جول)، والإلكترونات ذات طاقات تتراوح بين 10-20 فولت. لكن من الضروري تأين الذرات: للهيدروجين - 13.56 فولت، للأكسجين - 13.56 فولت، للنيتروجين - 124.47 فولت، وحتى أقل للإثارة.

واستنادا إلى المبدأ الذي يحدث في الأنابيب التي تحتوي على غازات متخلخلة عندما تمر التيارات من خلالها، فإن ذرات الغاز المثارة تعيد الطاقة المستقبلة في شكل ضوء.

ويعود التوهج الأخضر والأحمر، بحسب نتائج الدراسة الطيفية، إلى ذرات الأكسجين المثارة، أما التوهج تحت الأحمر والبنفسجي فينتمي إلى جزيئات النيتروجين المتأينة. تتشكل بعض خطوط انبعاث الأكسجين والنيتروجين على ارتفاع 110 كم، ويحدث التوهج الأحمر للأكسجين على ارتفاع 200-400 كم. المصدر الضعيف التالي للضوء الأحمر هو ذرات الهيدروجين، التي تتشكل في الطبقات العليا من الغلاف الجوي من البروتونات القادمة من الشمس. مثل هذا البروتون، بعد التقاط الإلكترون، يتحول إلى ذرة هيدروجين مثارة وينبعث منها ضوء أحمر.

بعد التوهجات الشمسية، تحدث التوهجات الشفقية عادة خلال يوم أو يومين. وهذا يدل على وجود صلة بين هذه الظواهر. أظهرت الأبحاث باستخدام الصواريخ أنه في الأماكن ذات الكثافة العالية للشفق القطبي، يظل هناك مستوى أعلى من تأين الغازات بواسطة الإلكترونات. وفقا للعلماء، يتم تحقيق أقصى كثافة للشفق القطبي قبالة سواحل المحيطات والبحار.

هناك عدد من الصعوبات التي تواجه التفسير العلمي لجميع الظواهر المرتبطة بالشفق. أي أن آلية تسريع الجسيمات إلى طاقات معينة ليست معروفة تمامًا، ومسارات حركتها في الفضاء القريب من الأرض غير واضحة، وآلية تكوين أنواع مختلفة من التلألؤ ليست واضحة تمامًا، وأصل الأصوات غير واضح. ولا يتفق كل شيء كميًا في توازن الطاقة للتأين وإثارة الجزيئات.

كتب مستخدمة:

1. "الفيزياء في الطبيعة"، المؤلف - ل. ف. تاراسوف، دار النشر بروسفيشتشيني، موسكو، 1988.
2. "الظواهر البصرية في الطبيعة"، المؤلف - V. L. Bulat، دار النشر "Prosveshchenie"، موسكو، 1974.
3. "محادثات في الفيزياء، الجزء الثاني"، المؤلف - إم آي بلودوف، دار نشر بروسفيشتشيني، موسكو، 1985.
4. "الفيزياء 10"، المؤلفون - ج.يا.مياكيشيف ب.ب.بوخوفتسيف، دار نشر بروسفيشتشيني، موسكو، 1987.
5. "القاموس الموسوعي لفيزيائي شاب"، جمعه ف. أ. تشويانوف، دار نشر بيداغوجيكا، موسكو، 1984.
6. "دليل طلاب المدارس في الفيزياء"، من إعداد الجمعية اللغوية "سلوفو"، موسكو، 1995.
7. "الفيزياء 11"، N. M. Shakhmaev، S. N. Shakhmaev، D. Sh. Shodiev، دار النشر Prosveshchenie، موسكو، 1991.
8. "حل المشكلات في الفيزياء"، V. A. Shevtsov، دار نشر الكتب Nizhne-Volzhskoe، فولغوغراد، 1999.