"Tabiatdagi optik hodisalar"

1. Kirish

a) Optika haqida tushuncha

b) Optikaning tasnifi

v) Zamonaviy fizika taraqqiyotida optika

2. Yorug'likni aks ettirish bilan bog'liq hodisalar

4. Avroralar

Kirish

Optika tushunchasi

Qadimgi olimlarning yorug'lik haqidagi dastlabki g'oyalari juda sodda edi. Ular ko'zdan chiqadigan maxsus yupqa chodirlar bilan narsalarni sezganda vizual taassurotlar paydo bo'ladi deb o'ylashdi. Optika ko'rish fani edi, shuning uchun bu so'zni eng aniq tarjima qilish mumkin.

Asta-sekin o'rta asrlarda optika ko'rish fanidan yorug'lik faniga aylandi, unga linzalar va obskura kameralarining ixtirosi yordam berdi. Hozirgi vaqtda optika fizikaning yorug'lik tarqalishi va uning turli muhitlarda tarqalishini, shuningdek, moddalar bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan bo'limidir. Ko'rish, ko'zning tuzilishi va faoliyati bilan bog'liq masalalar alohida ilmiy soha - fiziologik optikaga aylandi.

Optikaning tasnifi

Yorug'lik nurlari - yorug'lik energiyasi tarqaladigan geometrik chiziqlar; ko'plab optik hodisalarni ko'rib chiqishda siz ularning g'oyasidan foydalanishingiz mumkin. Bu holda biz geometrik (nur) optika haqida gapiramiz. Geometrik optika yorug'lik texnikasida, shuningdek, ko'plab asboblar va qurilmalarning harakatlarini ko'rib chiqishda keng tarqaldi - kattalashtiruvchi oynalar va ko'zoynaklardan tortib eng murakkab optik teleskoplar va mikroskoplargacha.

Ilgari kashf etilgan yorug'likning interferensiya, difraksiya va qutblanish hodisalari bo'yicha intensiv tadqiqotlar 19-asr boshlarida boshlangan. Bu jarayonlar geometrik optika doirasida tushuntirilmagan, shuning uchun yorug'likni ko'ndalang to'lqinlar shaklida ko'rib chiqish kerak edi. Natijada to'lqin optikasi paydo bo'ldi. Dastlab, yorug'lik - bu dunyo bo'shlig'ini to'ldiradigan ma'lum bir muhitda (dunyo efiri) elastik to'lqinlar, deb ishonilgan.

Ammo ingliz fizigi Jeyms Maksvell 1864 yilda yorug'likning elektromagnit nazariyasini yaratdi, unga ko'ra yorug'lik to'lqinlari mos keladigan uzunlikdagi elektromagnit to'lqinlardir.

Va allaqachon 20-asrning boshlarida, yangi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ba'zi hodisalarni, masalan, fotoelektr effektini tushuntirish uchun o'ziga xos zarrachalar oqimi - yorug'lik kvantlari shaklida yorug'lik nurini tasvirlash zarurati bor. Isaak Nyuton 200 yil oldin o'zining "yorug'lik efüzyonu nazariyasi" da yorug'likning tabiatiga o'xshash nuqtai nazarga ega edi. Endi kvant optikasi buni qilmoqda.

Zamonaviy fizikaning rivojlanishida optikaning roli.

Zamonaviy fizikaning rivojlanishida optika ham katta rol o'ynadi. Yigirmanchi asrning ikkita eng muhim va inqilobiy nazariyalarining (kvant mexanikasi va nisbiylik nazariyasi) paydo bo'lishi printsipial jihatdan optik tadqiqotlar bilan bog'liq. Molekulyar darajada moddani tahlil qilishning optik usullari maxsus ilmiy sohani - molekulyar optikani keltirib chiqardi, u zamonaviy materialshunoslik, plazma tadqiqotlari va astrofizikada qo'llaniladigan optik spektroskopiyani ham o'z ichiga oladi. Elektron va neytron optikasi ham mavjud.

Hozirgi rivojlanish bosqichida elektron mikroskop va neytron oynasi yaratildi, atom yadrolarining optik modellari ishlab chiqildi.

Zamonaviy fizikaning turli sohalarining rivojlanishiga ta'sir ko'rsatadigan optika bugungi kunda jadal rivojlanish davrida. Ushbu rivojlanish uchun asosiy turtki lazerlarning ixtirosi bo'ldi - kogerent yorug'likning intensiv manbalari. Natijada, to'lqin optikasi yuqori darajaga, kogerent optika darajasiga ko'tarildi.

Lazerlarning paydo bo'lishi tufayli ko'plab ilmiy va texnik rivojlanayotgan sohalar paydo bo'ldi. Ular orasida chiziqli bo'lmagan optika, golografiya, radiooptika, pikosoniyali optika, adaptiv optika va boshqalar mavjud.

Radiooptika radiotexnika va optika kesishmasida paydo bo'lgan va axborotni uzatish va qayta ishlashning optik usullarini o'rganish bilan shug'ullanadi. Ushbu usullar an'anaviy elektron usullar bilan birlashtirilgan; Natijada optoelektronika deb nomlangan ilmiy-texnik yo'nalish paydo bo'ldi.

Optik tolaning predmeti yorug'lik signallarini dielektrik tolalar orqali uzatishdir. Chiziqli bo'lmagan optika yutuqlaridan foydalanib, yorug'lik nurining ma'lum bir muhitda, masalan, atmosferada yoki suvda tarqalishi bilan o'zgartiriladigan yorug'lik nurining to'lqin jabhasini o'zgartirish mumkin. Binobarin, adaptiv optika paydo bo'ldi va jadal rivojlanmoqda. Bu bilan chambarchas bog'liq bo'lgan fotoenergetika bizning ko'z o'ngimizda paydo bo'lib, xususan, yorug'lik energiyasini yorug'lik nurlari bo'ylab samarali uzatish masalalari bilan shug'ullanadi. Zamonaviy lazer texnologiyasi yorug'lik impulslarini faqat pikosekundlar davomiyligini ishlab chiqarish imkonini beradi. Bunday impulslar materiyadagi, xususan, biologik tuzilmalardagi bir qator tez jarayonlarni o'rganish uchun o'ziga xos "asbob" bo'lib chiqadi. Maxsus yo'nalish paydo bo'ldi va ishlab chiqilmoqda - pikosoniya optikasi; Fotobiologiya u bilan chambarchas bog'liq. Mubolag'asiz aytish mumkinki, zamonaviy optika yutuqlaridan amaliyotda keng foydalanish ilmiy-texnika taraqqiyotining zaruriy shartidir. Optika inson ongi uchun mikrokosmosga yo'l ochib berdi, shuningdek, u yulduzlar olami sirlariga kirib borishga imkon berdi. Optika bizning amaliyotimizning barcha jihatlarini qamrab oladi.

Yorug'likni aks ettirish bilan bog'liq hodisalar.

Ob'ekt va uning aksi

Tinch suvda aks ettirilgan landshaftning haqiqiydan farq qilmasligi, faqat teskari burilgani haqiqatdan yiroq.

Agar kishi kechqurun lampalarning suvda qanday aks etishiga yoki suvga tushayotgan qirg'oqning qanday aks etishiga qarasa, unda aks ettirish unga qisqartirilgandek tuyuladi va agar kuzatuvchi suv sathidan baland bo'lsa, butunlay "yo'qoladi". suv. Bundan tashqari, siz bir qismi suvga botgan tosh tepasining aksini hech qachon ko'ra olmaysiz.

Peyzaj kuzatuvchiga xuddi suv sathidan pastda joylashgan nuqtadan kuzatilgandek ko'rinadi, xuddi kuzatuvchining ko'zi yerdan yuqorida. Peyzaj va uning tasviri o'rtasidagi farq ko'z suv yuzasiga yaqinlashganda, shuningdek, ob'ekt uzoqlashganda kamayadi.

Ko'pincha odamlar ko'lmakdagi butalar va daraxtlarning aksi yorqinroq ranglar va boy ohanglarga ega deb o'ylashadi. Bu xususiyatni oynadagi narsalarning aksini kuzatish orqali ham sezish mumkin. Bu erda psixologik idrok hodisaning jismoniy tomoniga qaraganda ko'proq rol o'ynaydi. Ko'zgu ramkasi va hovuz qirg'oqlari landshaftning kichik maydonini cheklab qo'yadi, bu odamning lateral ko'rishini butun osmondan keladigan ortiqcha tarqoq yorug'likdan himoya qiladi va kuzatuvchini ko'r qiladi, ya'ni u kichik maydonga qaraydi. go'yo qorong'u tor quvur orqali manzara. To'g'ridan-to'g'ri yorug'lik bilan solishtirganda aks ettirilgan yorug'likning yorqinligini kamaytirish odamlarga osmonni, bulutlarni va to'g'ridan-to'g'ri kuzatilganda ko'z uchun juda yorqin bo'lgan boshqa yorqin yoritilgan narsalarni kuzatishni osonlashtiradi.

Ko'zgu koeffitsientining yorug'lik tushish burchagiga bog'liqligi.

Ikki shaffof muhit chegarasida yorug'lik qisman aks etadi, qisman boshqa muhitga o'tadi va sinadi va qisman muhit tomonidan so'riladi. Yoritilgan energiyaning tushayotgan energiyaga nisbati aks ettirish koeffitsienti deyiladi. Modda orqali o'tadigan yorug'lik energiyasining tushayotgan yorug'lik energiyasiga nisbati o'tkazuvchanlik deyiladi.

Ko'zgu va o'tkazuvchanlik koeffitsientlari optik xususiyatlarga, qo'shni muhitga va yorug'lik tushish burchagiga bog'liq. Shunday qilib, agar yorug'lik shisha plastinkaga perpendikulyar ravishda tushsa (tushish burchagi a = 0), u holda yorug'lik energiyasining atigi 5% aks etadi va 95% interfeys orqali o'tadi. Tushish burchagi oshgani sayin, aks ettirilgan energiyaning ulushi ortadi. Tushish burchagida a=90˚ u birlikka teng.

Shisha plastinka orqali aks ettirilgan va uzatiladigan yorug'lik intensivligiga bog'liqligini plastinkani yorug'lik nurlariga turli burchaklarga qo'yish va intensivlikni ko'z bilan baholash orqali kuzatish mumkin.

Shuningdek, quyosh nurlarining tushish burchagiga qarab, suv ombori yuzasidan aks ettirilgan yorug'lik intensivligini ko'z bilan baholash, kun davomida turli burchaklardagi uyning derazalaridan quyosh nurlarining aks etishini kuzatish, quyosh botganda va quyosh chiqqanda.

Xavfsiz shisha

An'anaviy oyna oynasi issiqlik nurlarini qisman uzatadi. Bu shimoliy hududlarda, shuningdek issiqxonalarda foydalanish uchun yaxshi. Janubda xonalar shu qadar qizib ketadiki, ularda ishlash qiyin. Quyoshdan himoya qilish binoni daraxtlar bilan soya qilish yoki rekonstruksiya paytida binoning qulay yo'nalishini tanlash bilan bog'liq. Ikkalasi ham ba'zan qiyin va har doim ham amalga oshirilmaydi.

Shishaning issiqlik nurlarini o'tkazishiga yo'l qo'ymaslik uchun u metall oksidlarining nozik shaffof plyonkalari bilan qoplangan. Shunday qilib, kalay-antimon plyonkasi termal nurlarning yarmidan ko'pini o'tkazmaydi va temir oksidi o'z ichiga olgan qoplamalar ultrabinafsha nurlarini va termal nurlarning 35-55% ni to'liq aks ettiradi.

Plyonka hosil qiluvchi tuzlarning eritmalari buzadigan amallar shishasidan shishaning issiq yuzasiga uni issiqlik bilan ishlov berish yoki qoliplash paytida qo'llaniladi. Yuqori haroratlarda tuzlar oksidlarga aylanadi, shisha yuzasiga mahkam bog'lanadi.

Quyosh ko'zoynaklari uchun ko'zoynaklar xuddi shunday tarzda amalga oshiriladi.

Yorug'likning to'liq ichki aks etishi

Chiroyli ko'rinish - bu favvora bo'lib, uning o'chirilgan oqimlari ichkaridan yoritilgan. Buni oddiy sharoitda quyidagi tajribani bajarish orqali tasvirlash mumkin (1-rasm). Uzun bo'yli qalay qutida pastdan 5 sm balandlikda dumaloq teshik oching ( A) diametri 5-6 mm. Rozetkaga ega lampochka ehtiyotkorlik bilan selofan qog'ozga o'ralgan va teshikka qarama-qarshi qo'yilgan bo'lishi kerak. Siz idishga suv quyishingiz kerak. Teshikni ochish A, biz ichkaridan yoritilgan jetni olamiz. Qorong'i xonada u yorqin porlaydi va juda ta'sirli ko'rinadi. Yorug'lik nurlari yo'liga rangli shisha qo'yish orqali oqimga har qanday rang berilishi mumkin b. Agar siz barmog'ingizni oqim yo'liga qo'ysangiz, suv chayqaladi va bu tomchilar yorqin porlaydi.

Ushbu hodisani tushuntirish juda oddiy. Yorug'lik nuri suv oqimi bo'ylab o'tadi va cheklovdan kattaroq burchak ostida egri sirtga uriladi, to'liq ichki aks etishni boshdan kechiradi va keyin oqimning qarama-qarshi tomoniga yana chegaradan kattaroq burchak ostida uriladi. Shunday qilib, nur jet bo'ylab o'tadi, u bilan birga egiladi.

Ammo agar yorug'lik jet ichida to'liq aks etgan bo'lsa, u holda u tashqaridan ko'rinmaydi. Yorug'likning bir qismi suv, havo pufakchalari va unda mavjud bo'lgan turli xil aralashmalar, shuningdek, jetning notekis yuzasi tufayli tarqaladi, shuning uchun u tashqi tomondan ko'rinadi.

Silindrsimon yorug'lik qo'llanmasi

Agar siz yorug'lik nurini qattiq shisha kavisli silindrning bir uchiga yo'naltirsangiz, uning ikkinchi uchidan yorug'lik chiqishini sezasiz (2-rasm); Tsilindrning yon yuzasidan deyarli yorug'lik chiqmaydi. Shisha tsilindr orqali yorug'likning o'tishi, silindrning ichki yuzasiga cheklovchi burchakdan kattaroq burchak ostida tushganda, yorug'lik ko'p marta to'liq aks etishi va oxirigacha etib borishi bilan izohlanadi.

Tsilindr qanchalik yupqa bo'lsa, nur shunchalik tez-tez aks ettiriladi va yorug'likning katta qismi silindrning ichki yuzasiga cheklovchi burchakdan kattaroq burchak ostida tushadi.

Olmos va qimmatbaho toshlar

Kremlda Rossiya olmos fondining ko'rgazmasi bor.

Zaldagi yorug'lik biroz xiralashgan. Derazalarda zargarlar ijodi porlaydi. Bu erda siz "Orlov", "Shah", "Mariya", "Valentina Tereshkova" kabi olmoslarni ko'rishingiz mumkin.

Olmosdagi yorug'likning ajoyib o'yinining siri shundaki, bu tosh yuqori sindirish ko'rsatkichiga ega (n=2,4173) va natijada umumiy ichki aks etishning kichik burchagi (a=24˚30') va katta dispersiyaga ega, oq yorug'likning oddiy ranglarga parchalanishiga olib keladi.

Bundan tashqari, olmosdagi yorug'likning o'ynashi uning kesilishining to'g'riligiga bog'liq. Olmosning qirralari kristall ichida yorug'likni bir necha marta aks ettiradi. Yuqori toifali olmoslarning katta shaffofligi tufayli ularning ichidagi yorug'lik deyarli o'z energiyasini yo'qotmaydi, faqat oddiy ranglarga parchalanadi, ularning nurlari keyinchalik turli, eng kutilmagan yo'nalishlarda yorilib ketadi. Toshni aylantirganda, toshdan chiqadigan ranglar o'zgaradi va uning o'zi ko'plab yorqin rang-barang nurlarning manbai bo'lib tuyuladi.

Qizil, mavimsi va lilak rangli olmoslar mavjud. Olmosning porlashi uning kesilishiga bog'liq. Agar siz yaxshi kesilgan suvli shaffof olmosdan yorug'likka qarasangiz, tosh butunlay noaniq ko'rinadi va uning ba'zi qirralari shunchaki qora ko'rinadi. Buning sababi shundaki, yorug'lik to'liq ichki aks etishdan o'tib, teskari yo'nalishda yoki yon tomonlarga chiqadi.

Yorug'lik tomondan qaralganda, yuqori kesim ko'p ranglar bilan porlaydi va joylarda porlaydi. Olmosning yuqori qirralarining yorqin uchquniga olmos yorqinligi deyiladi. Olmosning pastki qismi tashqaridan kumush bilan qoplangan ko'rinadi va metall nashrida.

Eng shaffof va katta olmoslar bezak sifatida xizmat qiladi. Kichik olmoslar texnologiyada metallga ishlov berish mashinalari uchun kesish yoki silliqlash vositasi sifatida keng qo'llaniladi. Olmoslar qattiq jinslarda quduqlarni burg'ulash uchun burg'ulash asboblarining boshlarini mustahkamlash uchun ishlatiladi. Olmosdan bunday foydalanish uning katta qattiqligi tufayli mumkin. Ko'p hollarda boshqa qimmatbaho toshlar alyuminiy oksidi kristallari bo'lib, rang berish elementlari - xrom (ruby), mis (zumrad), marganets (ametist) oksidlari aralashmasidir. Ular, shuningdek, qattiqlik, chidamlilik bilan ajralib turadi va chiroyli ranglar va "yorug'lik o'yinlari" ga ega. Hozirgi vaqtda ular alyuminiy oksidining yirik kristallarini sun'iy ravishda olish va ularni kerakli rangga bo'yash imkoniyatiga ega.

Yorug'lik dispersiyasi hodisalari tabiatning rang-barangligi bilan izohlanadi. Prizmalar bilan optik tajribalarning butun majmuasi 17-asrda ingliz olimi Isaak Nyuton tomonidan amalga oshirilgan. Ushbu tajribalar shuni ko'rsatdiki, oq yorug'lik asosiy emas, uni kompozitsion ("bir hil bo'lmagan") deb hisoblash kerak; asosiylari turli xil ranglardir ("bir xil" nurlar yoki "monoxromatik" nurlar). Oq yorug'likning turli xil ranglarga parchalanishi har bir rangning o'ziga xos sinishi darajasiga ega bo'lganligi sababli sodir bo'ladi. Nyuton tomonidan qilingan bu xulosalar zamonaviy ilmiy g'oyalarga mos keladi.

Sindirish ko'rsatkichining dispersiyasi bilan birga yorug'likning yutilish, o'tkazish va aks ettirish koeffitsientlarining dispersiyasi kuzatiladi. Bu jismlarni yoritishda turli ta'sirlarni tushuntiradi. Misol uchun, agar yorug'lik uchun shaffof bo'lgan ba'zi bir jism mavjud bo'lsa, qizil yorug'lik uchun o'tkazuvchanlik koeffitsienti katta va aks ettirish koeffitsienti kichik, lekin yashil yorug'lik uchun bu aksincha: o'tkazuvchanlik koeffitsienti kichik va aks ettirish koeffitsienti katta, keyin uzatilgan yorug'likda tana qizil ko'rinadi va aks ettirilgan nurda u yashil bo'ladi. Bunday xususiyatlarga, masalan, yashil rangga olib keladigan o'simlik barglarida joylashgan yashil modda - xlorofill mavjud. Xlorofillning spirtdagi eritmasi yorug'likka qarama-qarshi qaralganda qizil rangda ko'rinadi. Yoritilgan yorug'likda bir xil eritma yashil ko'rinadi.

Agar tananing yutilish koeffitsienti yuqori va o'tkazuvchanlik va aks ettirish koeffitsientlari past bo'lsa, unda bunday jism qora va shaffof bo'lmagan ko'rinadi (masalan, kuydir). Juda oq, shaffof bo'lmagan jism (masalan, magniy oksidi) barcha to'lqin uzunliklari uchun birlikka yaqin aks ettiruvchi va juda past o'tkazuvchanlik va yutilish koeffitsientlariga ega. Yorug'likka to'liq shaffof bo'lgan tana (shisha) past aks ettirish va yutilish koeffitsientlariga ega va barcha to'lqin uzunliklari uchun birlikka yaqin o'tkazuvchanlikka ega. Rangli oynada ba'zi to'lqin uzunliklari uchun o'tkazuvchanlik va aks ettirish koeffitsientlari amalda nolga teng va shunga mos ravishda bir xil to'lqin uzunliklari uchun yutilish koeffitsienti birlikka yaqin.

Yorug'likning sinishi bilan bog'liq hodisalar

Saroblarning ba'zi turlari. Saroblarning kengroq turlaridan biz bir nechta turlarni ajratib ko'rsatamiz: "ko'l" saroblari, shuningdek, pastki saroblar, yuqori saroblar, qo'shaloq va uchlik saroblar, o'ta uzoqdan ko'rish saroblari.

Pastki ("ko'l") saroblar juda qizib ketgan sirt ustida paydo bo'ladi. Yuqori saroblar, aksincha, juda salqin yuzada, masalan, sovuq suvda paydo bo'ladi. Agar pastki saroblar, qoida tariqasida, cho'l va dashtlarda kuzatilsa, yuqori qismi shimoliy kengliklarda kuzatiladi.

Yuqori saroblar xilma-xildir. Ba'zi hollarda ular to'g'ridan-to'g'ri tasvirni beradi, boshqa hollarda havoda teskari tasvir paydo bo'ladi. Mirajlar ikki xil bo'lishi mumkin, ikkita tasvir kuzatilganda, biri oddiy va biri teskari. Ushbu tasvirlar havo chizig'i bilan ajratilishi mumkin (biri ufq chizig'idan yuqorida, ikkinchisi uning ostida bo'lishi mumkin), lekin bir-biri bilan bevosita birlashishi mumkin. Ba'zan boshqasi paydo bo'ladi - uchinchi tasvir.

Ultra uzoq masofali ko'rish saroblari ayniqsa hayratlanarli. K. Flammarion o'zining "Atmosfera" kitobida bunday sarob misolini quyidagicha tasvirlaydi: "Bir necha ishonchli kishilarning guvohliklariga asoslanib, men 1815 yil iyun oyida Verviers shahrida (Belgiya) ko'rilgan sarob haqida xabar berishim mumkin. Bir kuni ertalab. , shahar aholisi osmondagi armiyani ko'rdi va u shunchalik aniq ediki, artilleriyachilarning kostyumlarini va hatto, masalan, g'ildiragi singan to'pni ham ajratib olish mumkin edi ... Tong edi. Vaterloo jangi haqida! Ta'riflangan sarob guvohlardan biri tomonidan rangli akvarel shaklida tasvirlangan. Vaterlodan Verviersgacha bo'lgan to'g'ri chiziqdagi masofa 100 km dan ortiq. Shunga o'xshash saroblar katta masofalarda - 1000 kmgacha kuzatilgan holatlar mavjud. "Uchib yuruvchi gollandiyalik" ni aynan shunday saroblar bilan bog'lash kerak.

Pastki ("ko'l") sarobning tushuntirishi. Agar yer yuzasiga yaqin havo juda issiq bo'lsa va shuning uchun uning zichligi nisbatan past bo'lsa, u holda sirtdagi sinishi ko'rsatkichi yuqori havo qatlamlariga qaraganda kamroq bo'ladi. Havoning sinishi indeksini o'zgartirish n balandligi bilan h ko'rib chiqilayotgan ish uchun er yuzasi yaqinida 3-rasmda ko'rsatilgan, a.

Belgilangan qoidaga muvofiq, er yuzasiga yaqin yorug'lik nurlari bu holda ularning traektoriyasi pastga qarab konveks bo'lishi uchun egiladi. A nuqtada kuzatuvchi bo'lsin. Ko'k osmonning ma'lum bir hududidan yorug'lik nuri kuzatuvchining ko'ziga ko'rsatilgan egrilikni boshdan kechiradi. Bu shuni anglatadiki, kuzatuvchi osmonning tegishli qismini ufq chizig'idan yuqorida emas, balki uning ostida ko'radi. Unga u suvni ko'rgandek tuyuladi, garchi aslida uning oldida moviy osmon tasviri bor. Agar biz ufq chizig'i yaqinida tepaliklar, palma daraxtlari yoki boshqa narsalar borligini tasavvur qilsak, kuzatuvchi nurlarning qayd etilgan egriligi tufayli ularni teskari ko'radi va ularni mavjud bo'lmagan narsalardagi mos keladigan ob'ektlarning aksi sifatida qabul qiladi. suv. Shunday qilib, illyuziya paydo bo'ladi, bu "ko'l" sarobidir.

Oddiy ustun saroblar. Taxmin qilish mumkinki, er yoki suv yuzasida havo isitilmaydi, aksincha, yuqori havo qatlamlari bilan solishtirganda sezilarli darajada soviydi; h balandligi bilan n ning o'zgarishi 4-rasm, a da ko'rsatilgan. Ko'rib chiqilayotgan holatda yorug'lik nurlari ularning traektoriyasi yuqoriga qarab konveks bo'lishi uchun egiladi. Shuning uchun, endi kuzatuvchi ufq orqasida o'zidan yashiringan narsalarni ko'rishi mumkin va u ularni go'yo ufq chizig'idan yuqorida osilgandek tepada ko'radi. Shuning uchun bunday saroblar yuqori deb ataladi.

Yuqori sarob ham tik, ham teskari tasvirni yaratishi mumkin. Rasmda ko'rsatilgan to'g'ridan-to'g'ri tasvir havoning sinishi indeksi balandlik bilan nisbatan sekin pasayganda sodir bo'ladi. Sinishi indeksi tez pasayganda, teskari tasvir hosil bo'ladi. Buni gipotetik holatni ko'rib chiqish orqali tekshirish mumkin - ma'lum balandlikda h sinishi ko'rsatkichi keskin kamayadi (5-rasm). Ob'ektning nurlari kuzatuvchi A ga yetib borishdan oldin BC chegarasidan to'liq ichki aks etishni boshdan kechiradi, uning ostida bu holda zichroq havo mavjud. Ko'rinib turibdiki, ustun sarob ob'ektning teskari tasvirini beradi. Aslida, havo qatlamlari o'rtasida keskin chegara yo'q, o'tish asta-sekin sodir bo'ladi. Ammo agar u etarlicha keskin sodir bo'lsa, unda ustun sarob teskari tasvirni beradi (5-rasm).

Ikki va uch karra sarob. Agar havoning sindirish ko'rsatkichi avval tez, keyin sekin o'zgarsa, bu holda I mintaqadagi nurlar II mintaqaga qaraganda tezroq egiladi. Natijada ikkita rasm paydo bo'ladi (6, 7-rasm). Havo hududida tarqaladigan yorug'lik nurlari 1 I ob'ektning teskari tasvirini hosil qiladi. Asosan II hudud ichida tarqaladigan 2-nurlar kamroq egilib, toʻgʻri tasvir hosil qiladi.

Uch marta sarob qanday paydo bo'lishini tushunish uchun siz uchta ketma-ket havo hududini tasavvur qilishingiz kerak: birinchisi (sirt yaqinida), bu erda sinishi ko'rsatkichi balandlik bilan asta-sekin kamayadi, keyingisi, sinishi ko'rsatkichi tezda pasayadi va uchinchi mintaqa, bu erda. sindirish ko'rsatkichi yana asta-sekin kamayadi. Rasmda balandlik bilan sindirish ko'rsatkichining hisobga olingan o'zgarishi ko'rsatilgan. Rasmda uch marta sarob qanday sodir bo'lishi ko'rsatilgan. 1-nurlar ob'ektning pastki tasvirini hosil qiladi, ular havo mintaqasi ichida tarqaladi I. Nurlar 2 teskari tasvirni hosil qiladi; Men II havo mintaqasiga tushaman, bu nurlar kuchli egrilikni boshdan kechiradi. 3-nurlar ob'ektning yuqori to'g'ridan-to'g'ri tasvirini hosil qiladi.

Ultra uzoq masofali ko'rish sarobi. Ushbu saroblarning tabiati eng kam o'rganilgan. Atmosfera shaffof, suv bug'lari va ifloslanishsiz bo'lishi kerakligi aniq. Lekin bu yetarli emas. Sovutilgan havoning barqaror qatlami er yuzasidan ma'lum bir balandlikda shakllanishi kerak. Bu qatlam ostida va yuqorida havo issiqroq bo'lishi kerak. Qattiq sovuq havo qatlamiga kiradigan yorug'lik nuri go'yo uning ichida "qulflangan" va go'yo yorug'lik yo'riqnomasi orqali tarqaladi. 8-rasmdagi nur yo'li har doim havoning kamroq zich joylariga qarab qavariq bo'ladi.

Ultra uzoq masofali saroblarning paydo bo'lishini tabiat ba'zan yaratadigan shunga o'xshash "yorug'lik qo'llanmalari" ichida nurlarning tarqalishi bilan izohlash mumkin.

Kamalak - bu go'zal samoviy hodisa bo'lib, u doimo inson e'tiborini tortadi. Qadimgi davrlarda, odamlar atrofdagi dunyo haqida hali ham kam ma'lumotga ega bo'lganlarida, kamalak "samoviy belgi" hisoblangan. Shunday qilib, qadimgi yunonlar kamalakni ma'buda Irisning tabassumi deb o'ylashgan.

Yomg'ir bulutlari yoki yomg'ir fonida quyoshga qarama-qarshi yo'nalishda kamalak kuzatiladi. Ko'p rangli yoy odatda kuzatuvchidan 1-2 km masofada joylashgan bo'lib, ba'zan uni favvoralar yoki suv purkashlari natijasida hosil bo'lgan suv tomchilari fonida 2-3 m masofada kuzatish mumkin.

Kamalakning markazi Quyoshni va kuzatuvchining ko'zini bog'laydigan to'g'ri chiziqning davomida - antisolar chiziqda joylashgan. Asosiy kamalak tomon yo'nalish va quyoshga qarshi chiziq orasidagi burchak 41-42º (9-rasm).

Quyosh chiqishi vaqtida quyoshga qarshi nuqta (M nuqtasi) ufq chizig'ida joylashgan va kamalak yarim doira ko'rinishiga ega. Quyosh chiqishi bilan antisolar nuqta ufqdan pastga siljiydi va kamalak hajmi kamayadi. U doiraning faqat bir qismini ifodalaydi.

Ikkilamchi kamalak ko'pincha kuzatiladi, birinchisi bilan konsentrik, burchak radiusi taxminan 52º va ranglari teskari.

Quyosh balandligi 41º bo'lsa, asosiy kamalak ko'rinmaydi va yon kamalakning faqat bir qismi ufqdan yuqoriga chiqadi va Quyosh balandligi 52º dan yuqori bo'lsa, yon kamalak ham ko'rinmaydi. Shuning uchun o'rta ekvatorial kengliklarda bu tabiat hodisasi hech qachon peshin vaqtida kuzatilmaydi.

Kamalakning ettita asosiy rangi bor, ular biridan ikkinchisiga silliq o'tadi.

Yoyning turi, ranglarning yorqinligi va chiziqlar kengligi suv tomchilarining o'lchamiga va ularning soniga bog'liq. Katta tomchilar torroq kamalakni hosil qiladi, keskin yorqin ranglar bilan, kichik tomchilar loyqa, xira va hatto oq yoy hosil qiladi. Shuning uchun yozda momaqaldiroqdan keyin yorqin tor kamalak ko'rinadi, uning davomida katta tomchilar tushadi.

Kamalak nazariyasi birinchi marta 1637 yilda Rene Dekart tomonidan taklif qilingan. U kamalaklarni yomg'ir tomchilarida yorug'likning aks etishi va sinishi bilan bog'liq hodisa sifatida tushuntirdi.

Ranglarning paydo bo'lishi va ularning ketma-ketligi oq yorug'likning murakkab tabiati va uning muhitda tarqalishini ochib bo'lgach, keyinroq tushuntirildi. Kamalaklarning diffraktsiya nazariyasi Eri va Partner tomonidan ishlab chiqilgan.

Biz eng oddiy holatni ko'rib chiqishimiz mumkin: parallel quyosh nurlari dastasi to'pga o'xshash tomchilarga tushsin (10-rasm). A nuqtada tomchi yuzasiga tushgan nur uning ichida sinish qonuniga muvofiq sinadi:

n sin a=n sin b, bu yerda n=1, n≈1,33 –

mos ravishda havo va suvning sindirish ko'rsatkichlari, a - tushish burchagi, b - yorug'likning sinish burchagi.

Tomchi ichida AB nuri to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanadi. B nuqtada nur qisman sinadi va qisman aks etadi. Shuni ta'kidlash kerakki, B nuqtasida va shuning uchun A nuqtada tushish burchagi qanchalik kichik bo'lsa, aks ettirilgan nurning intensivligi shunchalik past bo'ladi va singan nurning intensivligi shunchalik katta bo'ladi.

AB nuri, B nuqtada aks etgandan so'ng, b`=b b burchak ostida yuzaga keladi va yorug'likning qisman aks etishi va qisman sinishi ham sodir bo'ladigan C nuqtaga tegadi. Singan nur tomchini g burchak ostida qoldiradi va aks ettirilgan nur D nuqtaga va boshqalarga uzoqroq borishi mumkin. Shunday qilib, tomchidagi yorug'lik nuri ko'p marta aks etadi va sinadi. Har bir aks ettirishda yorug'lik nurlarining bir qismi chiqib ketadi va ularning tomchi ichidagi intensivligi pasayadi. Havoga chiqadigan nurlarning eng kuchlisi B nuqtasidagi tomchidan chiqadigan nurdir. Lekin uni kuzatish qiyin, chunki u yorqin to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuri fonida yo'qoladi. S nuqtada singan nurlar birgalikda qora bulut fonida birlamchi kamalakni hosil qiladi, D nuqtada singan nurlar esa birlamchidan kamroq intensiv bo'lgan ikkilamchi kamalakni hosil qiladi.

Kamalakning shakllanishini ko'rib chiqayotganda, yana bir hodisani hisobga olish kerak - turli uzunlikdagi yorug'lik to'lqinlarining, ya'ni turli rangdagi yorug'lik nurlarining teng bo'lmagan sinishi. Bu hodisa dispersiya deb ataladi. Dispersiya tufayli tomchidagi nurlarning sinish burchaklari g va burilish burchagi D turli rangdagi nurlar uchun farq qiladi.

Ko'pincha biz bitta kamalakni ko'ramiz. Osmonda bir vaqtning o'zida birin-ketin joylashgan ikkita kamalak chizig'i paydo bo'lishi odatiy hol emas; Bundan tashqari, ular yanada ko'proq samoviy yoylarni - bir vaqtning o'zida uchta, to'rtta va hatto beshtasini kuzatadilar. Bu qiziqarli hodisani leningradliklar 1948 yil 24 sentyabrda, tushdan keyin Neva ustidagi bulutlar orasida to'rtta kamalak paydo bo'lganda kuzatdilar. Ma'lum bo'lishicha, kamalak nafaqat to'g'ridan-to'g'ri nurlardan paydo bo'lishi mumkin; Ko'pincha quyoshning aks ettirilgan nurlarida paydo bo'ladi. Buni dengiz sohillari, yirik daryolar va ko'llar qirg'oqlarida ko'rish mumkin. Uch yoki to'rtta kamalak - oddiy va aks ettirilgan - ba'zida chiroyli rasm yaratadi. Quyoshning suv yuzasidan aks ettirilgan nurlari pastdan yuqoriga qarab harakat qilganligi sababli, nurlarda hosil bo'lgan kamalak ba'zan butunlay g'ayrioddiy ko'rinishi mumkin.

Kamalaklarni faqat kun davomida ko'rish mumkin deb o'ylamasligingiz kerak. Har doim zaif bo'lsa-da, kechasi ham sodir bo'ladi. Bunday kamalakni tungi yomg'irdan keyin, Oy bulutlar ortidan paydo bo'lganda ko'rishingiz mumkin.

Kamalakning qandaydir o'xshashligini quyidagi tajriba orqali olish mumkin: siz quyosh nuri bilan suv bilan to'ldirilgan kolbani yoki oq taxtadagi teshikdan chiroqni yoritishingiz kerak. Keyin taxtada kamalak aniq ko'rinadi va nurlarning dastlabki yo'nalishga nisbatan ajralish burchagi taxminan 41-42 ° ni tashkil qiladi. Tabiiy sharoitda ekran yo'q, tasvir ko'zning to'r pardasida paydo bo'ladi va ko'z bu tasvirni bulutlarga chiqaradi.

Agar quyosh botishidan oldin kechqurun kamalak paydo bo'lsa, qizil kamalak kuzatiladi. Quyosh botishidan oldin so'nggi besh yoki o'n daqiqada kamalakning qizildan tashqari barcha ranglari yo'qoladi va u quyosh botganidan o'n daqiqa o'tgach ham juda yorqin va ko'rinadigan bo'ladi.

Shudring ustidagi kamalak go'zal manzara. Uni quyosh chiqqanda shudring bilan qoplangan o'tlarda kuzatish mumkin. Bu kamalak giperbolaga o'xshaydi.

Auroralar

Tabiatning eng go'zal optik hodisalaridan biri bu aurora.

Ko'pgina hollarda, auroralar yashil yoki ko'k-yashil rangga ega, vaqti-vaqti bilan dog'lar yoki pushti yoki qizil chegara mavjud.

Auroralar ikkita asosiy shaklda - lentalar shaklida va bulutga o'xshash dog'lar shaklida kuzatiladi. Yorqinlik kuchli bo'lsa, u lentalar shaklini oladi. Intensivlikni yo'qotib, u dog'larga aylanadi. Biroq, ko'plab lentalar dog'larni buzishga ulgurmasdan yo'qoladi. Lentalar osmonning qorong'u bo'shlig'ida osilgandek, ulkan parda yoki pardaga o'xshaydi, odatda sharqdan g'arbga minglab kilometrlarga cho'zilgan. Bu pardaning balandligi bir necha yuz kilometr, qalinligi bir necha yuz metrdan oshmaydi va u shunchalik nozik va shaffofki, u orqali yulduzlar ko'rinadi. Pardaning pastki qirrasi juda aniq va aniq chizilgan va ko'pincha parda chegarasini eslatuvchi qizil yoki pushti rangda bo'yalgan; yuqori qirrasi asta-sekin balandlikda yo'qoladi va bu kosmosning chuqurligi haqida juda ta'sirli taassurot qoldiradi.

Auroralarning to'rt turi mavjud:

Bir hil yoy - yorqin chiziq eng oddiy, eng sokin shaklga ega. U pastdan yorqinroq va osmon porlashi fonida asta-sekin yuqoriga qarab yo'qoladi;

Radiant yoy - lenta biroz faolroq va harakatchan bo'lib, kichik burmalar va oqimlarni hosil qiladi;

Radial chiziq - faollik kuchayishi bilan katta burmalar kichiklarni bir-biriga yopishadi;

Faoliyat oshgani sayin, burmalar yoki halqalar juda katta o'lchamlarga qadar kengayadi va lentaning pastki qirrasi pushti porlash bilan yorqin porlaydi. Faoliyat pasayganda, burmalar yo'qoladi va lenta bir xil shaklga qaytadi. Bu shuni ko'rsatadiki, bir hil struktura auroraning asosiy shaklidir va burmalar faollikning oshishi bilan bog'liq.

Ko'pincha boshqa turdagi nurlanishlar paydo bo'ladi. Ular butun qutb mintaqasini qamrab oladi va juda qizg'in. Ular quyosh faolligining oshishi paytida yuzaga keladi. Ushbu auroralar oq-yashil qalpoq shaklida ko'rinadi. Bunday auroralar squalls deb ataladi.

Auroraning yorqinligidan kelib chiqib, ular bir-biridan kattalik tartibida (ya'ni 10 marta) farq qiluvchi to'rtta sinfga bo'linadi. Birinchi sinfga deyarli sezilmaydigan va yorqinligi bo'yicha Somon yo'liga teng bo'lgan auroralar kiradi, to'rtinchi sinf esa Yerni to'lin oy kabi yorqin tarzda yoritadi.

Shuni ta'kidlash kerakki, hosil bo'lgan qutb sekundiga 1 km tezlikda g'arbga tarqaladi. Auroral chaqnash zonasida atmosferaning yuqori qatlamlari qiziydi va yuqoriga ko'tariladi, bu esa ushbu zonalar orqali o'tadigan sun'iy Yer yo'ldoshlarining tormozlanishining kuchayishiga ta'sir qildi.

Auroralar paytida Yer atmosferasida girdabli elektr oqimlari paydo bo'lib, katta maydonlarni qamrab oladi. Ular qo'shimcha beqaror magnit maydonlar deb ataladigan magnit bo'ronlarni qo'zg'atadilar. Atmosfera porlaganda, u rentgen nurlarini chiqaradi, bu atmosferadagi elektronlarning sekinlashishi natijasidir.

Yorqinlikning tez-tez porlashi deyarli har doim shovqin va shitirlashni eslatuvchi tovushlar bilan birga keladi. Auroralar ionosferadagi kuchli o'zgarishlarga katta ta'sir ko'rsatadi, bu esa o'z navbatida radioaloqa sharoitlariga ta'sir qiladi, ya'ni radioaloqa juda yomonlashadi, natijada qattiq shovqin yoki hatto qabul qilishning to'liq yo'qolishiga olib keladi.

Auroralarning paydo bo'lishi.

Yer ulkan magnit bo'lib, uning shimoliy qutbi janubiy geografik qutbga yaqin, janubiy qutbi esa shimolga yaqin joylashgan. Yerning magnit maydon chiziqlari esa Yerning shimoliy magnit qutbiga tutashgan hududdan chiqadigan geomagnit chiziqlardir. Ular butun yer sharini qamrab oladi va unga janubiy magnit qutb mintaqasiga kirib, Yer atrofida toroidal panjara hosil qiladi.

Uzoq vaqt davomida magnit maydon chiziqlarining joylashuvi yer o'qiga nisbatan simmetrik ekanligiga ishonishgan. Ammo, aslida, "quyosh shamoli" deb ataladigan narsa, ya'ni Quyosh chiqaradigan protonlar va elektronlar oqimi Yerning geomagnit qobig'iga taxminan 20 000 km balandlikdan hujum qilishi ma'lum bo'ldi. U uni Quyoshdan uzoqlashtiradi va shu bilan Yerda o'ziga xos magnit "dum" hosil qiladi.

Yer magnit maydoniga kirgach, elektron yoki proton spiral bo'lib, geomagnit chiziq atrofida aylanadi. Quyosh shamolidan Yerning magnit maydoniga tushadigan bu zarralar ikki qismga bo'linadi: magnit maydon chiziqlari bo'ylab bir qismi darhol Yerning qutb hududlariga oqib o'tadi, ikkinchisi esa teroid ichiga kirib, uning ichida harakat qiladi. ABC yopiq egri chizig'i bo'ylab chap qo'l qoidasiga muvofiq amalga oshirilishi mumkin. Oxir-oqibat, bu proton va elektronlar ham geomagnit chiziqlar bo'ylab qutblar hududiga oqib o'tadi, bu erda ularning ortib borayotgan konsentratsiyasi paydo bo'ladi. Protonlar va elektronlar gazlar atomlari va molekulalarining ionlanishi va qo'zg'alishini hosil qiladi. Buning uchun ular etarli energiyaga ega. Protonlar Yerga 10 000-20 000 eV (1 eV = 1,6 10 J), elektronlar esa 10-20 eV energiya bilan kelganligi sababli. Ammo atomlarning ionlanishi uchun zarur: vodorod uchun - 13,56 eV, kislorod uchun - 13,56 eV, azot uchun - 124,47 eV va qo'zg'alish uchun undan ham kamroq.

Noyob gazli quvurlarda oqimlar o'tganda paydo bo'ladigan printsipga asoslanib, qo'zg'atilgan gaz atomlari olingan energiyani yorug'lik shaklida qaytaradi.

Yashil va qizil porlash, spektral tadqiqot natijalariga ko'ra, qo'zg'atilgan kislorod atomlariga, infraqizil va binafsha rang esa ionlangan azot molekulalariga tegishli. Ba'zi kislorod va azot emissiya chiziqlari 110 km balandlikda hosil bo'ladi va kislorodning qizil porlashi 200-400 km balandlikda sodir bo'ladi. Qizil nurning navbatdagi zaif manbai - atmosferaning yuqori qatlamlarida Quyoshdan keladigan protonlardan hosil bo'lgan vodorod atomlari. Bunday proton elektronni ushlagandan so'ng, hayajonlangan vodorod atomiga aylanadi va qizil yorug'lik chiqaradi.

Quyosh chaqnashlaridan keyin auroral chaqnashlar odatda bir yoki ikki kun ichida sodir bo'ladi. Bu ushbu hodisalar o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatadi. Raketalardan foydalangan holda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, auroralar intensivligi yuqori bo'lgan joylarda gazlarning elektronlar tomonidan ionlanishining yuqori darajasi saqlanib qoladi. Olimlarning fikriga ko'ra, auroralarning maksimal intensivligiga okeanlar va dengizlar qirg'oqlarida erishiladi.

Auroralar bilan bog'liq barcha hodisalarni ilmiy tushuntirishda bir qator qiyinchiliklar mavjud. Ya'ni, zarrachalarni ma'lum energiyalarga tezlashtirish mexanizmi to'liq ma'lum emas, ularning Yerga yaqin fazoda harakat traektoriyasi aniq emas, lyuminesansning har xil turlarini shakllantirish mexanizmi to'liq aniq emas, tovushlarning kelib chiqishi aniq emas. , va zarrachalarning ionlanishi va qo'zg'alishning energiya balansida hamma narsa miqdoriy jihatdan mos kelmaydi.

Ishlatilgan kitoblar:

1. "Tabiatdagi fizika", muallif - L. V. Tarasov, "Prosveshchenie" nashriyoti, Moskva, 1988 yil.
2. "Tabiatdagi optik hodisalar", muallif - V. L. Bulat, "Prosveshchenie" nashriyoti, Moskva, 1974 yil.
3. "Fizika bo'yicha suhbatlar, II qism", muallif - M.I. Bludov, "Prosveshchenie" nashriyoti, Moskva, 1985 yil.
4. "Fizika 10", mualliflar - G. Ya. Myakishev B. B. Buxovtsev, "Prosveshchenie" nashriyoti, Moskva, 1987 yil.
5. V. A. Chuyanov tomonidan tuzilgan "Yosh fizikning entsiklopedik lug'ati", "Pedagogika" nashriyoti, Moskva, 1984 yil.
6. "Maktab o'quvchilari uchun fizika bo'yicha qo'llanma", "Slovo" filologiya jamiyati tomonidan tuzilgan, Moskva, 1995 yil.
7. “Fizika 11”, N. M. Shaxmaev, S. N. Shaxmaev, D. Sh. Shodiev, “Prosveshchenie” nashriyoti, Moskva, 1991 y.
8. "Fizika muammolarini hal qilish", V. A. Shevtsov, Nijne-Voljskoe kitob nashriyoti, Volgograd, 1999 yil.

Dinamik o'zgarish tabiatning o'ziga xosdir. Hamma narsa har daqiqada u yoki bu tarzda o'zgaradi. Agar diqqat bilan qarasangiz, butunlay tabiiy o'zgarishlar bo'lgan fizik va kimyoviy hodisalarning yuzlab misollarini topasiz.

O'zgarish koinotdagi yagona doimiy narsadir

Ajabo, o'zgarish bizning Koinotdagi yagona doimiy narsadir. Fizikaviy va kimyoviy hodisalarni tushunish uchun (tabiatdagi misollar har bir qadamda topiladi), ular natijasida yuzaga kelgan yakuniy natijaning tabiatiga qarab, ularni turlarga ajratish odatiy holdir. Birinchi va ikkinchisini o'z ichiga olgan fizik, kimyoviy va aralash o'zgarishlar mavjud.

Fizikaviy va kimyoviy hodisalar: misollar va ma'no

Jismoniy hodisa nima? Moddaning kimyoviy tarkibi o'zgarmagan holda sodir bo'ladigan har qanday o'zgarishlar fizik hisoblanadi. Ular asosiy kimyoviy tuzilishini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan jismoniy xususiyatlar va moddiy holat (qattiq, suyuq yoki gaz), zichlik, harorat, hajmdagi o'zgarishlar bilan tavsiflanadi. Yangi kimyoviy mahsulotlar yaratilmaydi yoki umumiy massada o'zgarishlar yo'q. Bundan tashqari, bu turdagi o'zgarishlar odatda vaqtinchalik va ba'zi hollarda butunlay qaytarilishi mumkin.

Laboratoriyada kimyoviy moddalarni aralashtirganda, reaktsiyani ko'rish oson, ammo atrofingizdagi dunyoda har kuni sodir bo'layotgan ko'plab kimyoviy reaktsiyalar mavjud. Kimyoviy reaktsiya molekulalarni o'zgartiradi, jismoniy o'zgarish esa ularni faqat qayta tartibga soladi. Masalan, xlor gazi va natriy metalini olib, ularni birlashtirsak, osh tuzini olamiz. Olingan modda uning tarkibiy qismlaridan juda farq qiladi. Bu kimyoviy reaksiya. Agar biz bu tuzni suvda eritib yuborsak, biz shunchaki tuz molekulalarini suv molekulalari bilan aralashtiramiz. Bu zarralarda hech qanday o'zgarish yo'q, bu jismoniy o'zgarishdir.

Jismoniy o'zgarishlarga misollar

Hamma narsa atomlardan iborat. Atomlar birlashganda turli molekulalar hosil bo'ladi. Ob'ektlar meros qilib oladigan turli xil xususiyatlar turli molekulyar yoki atom tuzilmalarining natijasidir. Ob'ektning asosiy xususiyatlari ularning molekulyar joylashishiga bog'liq. Jismoniy o'zgarishlar jismlarning molekulyar yoki atom tuzilishini o'zgartirmasdan sodir bo'ladi. Ular shunchaki ob'ektning tabiatini o'zgartirmasdan uning holatini o'zgartiradilar. Erish, kondensatsiya, hajmning o'zgarishi va bug'lanish fizik hodisalarga misoldir.

Jismoniy o'zgarishlarga qo'shimcha misollar: qizdirilganda metallning kengayishi, havo orqali o'tadigan tovush, qishda suvning muzga aylanishi, misning simlarga tortilishi, turli jismlarda gil hosil bo'lishi, muzqaymoqning suyuqlikka erishi, metallning qizishi va boshqa shaklga o'tishi, qizdirilganda yodning sublimatsiyasi, tortishish ta'sirida har qanday ob'ektning tushishi, siyohning bo'r bilan so'rilishi, temir tirnoqlarning magnitlanishi, quyoshda eriydigan kardan odam, porlab turgan cho'g'lanma lampalar, ob'ektning magnit levitatsiyasi.

Jismoniy va kimyoviy o'zgarishlarni qanday farqlaysiz?

Kimyoviy va fizik hodisalarning ko'plab misollarini hayotda uchratish mumkin. Ko'pincha ikkalasi o'rtasidagi farqni aytish qiyin, ayniqsa ikkalasi bir vaqtning o'zida sodir bo'lganda. Jismoniy o'zgarishlarni aniqlash uchun quyidagi savollarni bering:

• Ob'ekt holatining o'zgarishi (gazsimon, qattiq va suyuq)mi?
• O'zgarish faqat jismoniy parametr yoki zichlik, shakl, harorat yoki hajm kabi xarakteristikalar bilan cheklanganmi?
• Ob'ektning kimyoviy tabiati o'zgarishmi?
• Yangi mahsulotlarni yaratishga olib keladigan kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladimi?

Agar birinchi ikkita savoldan biriga javob ha bo'lsa va keyingi savollarga javob yo'q bo'lsa, bu jismoniy hodisadir. Aksincha, agar oxirgi ikkita savolning birortasiga javob ijobiy bo'lsa, birinchi ikkitasi salbiy bo'lsa, bu, albatta, kimyoviy hodisadir. Hiyla shunchaki aniq kuzatish va ko'rgan narsangizni tahlil qilishdir.

Kundalik hayotdagi kimyoviy reaktsiyalarga misollar

Kimyo nafaqat laboratoriyada, balki atrofingizdagi dunyoda ham sodir bo'ladi. Materiya kimyoviy reaksiya yoki kimyoviy o'zgarish deb ataladigan jarayon orqali yangi mahsulotlarni hosil qilish uchun o'zaro ta'sir qiladi. Har safar ovqat pishirganingizda yoki tozalaganingizda, u kimyo bilan ishlaydi. Sizning tanangiz kimyoviy reaktsiyalar orqali yashaydi va o'sadi. Dori-darmonlarni qabul qilganingizda, gugurt yoqib, xo'rsinishda reaktsiyalar mavjud. Kundalik hayotda sodir bo'ladigan 10 ta kimyoviy reaktsiya. Bu har kuni ko'p marta ko'rgan va boshdan kechiradigan hayotdagi fizik va kimyoviy hodisalarning kichik bir namunasi:

1. fotosintez. O'simlik barglaridagi xlorofil karbonat angidrid va suvni glyukoza va kislorodga aylantiradi. Bu eng keng tarqalgan kundalik kimyoviy reaktsiyalardan biri, shuningdek, eng muhimlaridan biri, chunki o'simliklar o'zlari va hayvonlar uchun oziq-ovqat ishlab chiqaradi va karbonat angidridni kislorodga aylantiradi.
2. Aerob hujayrali nafas olish - bu inson hujayralarida kislorod bilan reaktsiya. Aerob hujayrali nafas olish fotosintezning teskari jarayonidir. Farqi shundaki, energiya molekulalari biz nafas olayotgan kislorod bilan birlashib, hujayralarimiz zarur energiyani, shuningdek, karbonat angidrid va suvni chiqaradi. Hujayralar tomonidan ishlatiladigan energiya ATP ko'rinishidagi kimyoviy energiyadir.
3. Anaerob nafas olish. Anaerob nafas olish sharob va boshqa fermentlangan ovqatlarni ishlab chiqaradi. Mushak hujayralari kislorod bilan ta'minlanganda, masalan, kuchli yoki uzoq muddatli mashqlar paytida anaerob nafas olishni amalga oshiradi. Xamirturushlar va bakteriyalar tomonidan anaerob nafas olish fermentatsiya uchun etanol, karbonat angidrid va pishloq, sharob, pivo, yogurt, non va boshqa ko'plab oddiy ovqatlarni ishlab chiqaradigan boshqa kimyoviy moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
4. Yonish kimyoviy reaksiyaning bir turidir. Bu kundalik hayotda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiya. Har safar gugurt yoki sham yoqsangiz yoki olov yoqsangiz, yonish reaktsiyasini ko'rasiz. Yonish energiya molekulalarini kislorod bilan birlashtirib, karbonat angidrid va suv hosil qiladi.
5. Zang keng tarqalgan kimyoviy reaktsiyadir. Vaqt o'tishi bilan temir zang deb ataladigan qizil rangli qoplamani rivojlantiradi. Bu oksidlanish reaktsiyasiga misol. Boshqa kundalik misollar orasida misda vergris hosil bo'lishi va kumushning xiralashishi kiradi.
6. Kimyoviy moddalarni aralashtirish kimyoviy reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. Pishirish kukuni va soda pishirishda shunga o'xshash funktsiyalarni bajaradi, lekin ular boshqa ingredientlarga boshqacha munosabatda bo'lishadi, shuning uchun siz har doim boshqasini almashtira olmaysiz. Agar retsept bo'yicha kimyoviy "vulqon" yoki sut va pishirish kukuni uchun sirka va pishirish sodasini birlashtirsangiz, siz ikki marta siljish yoki metateza reaktsiyasini boshdan kechirasiz (shuningdek, yana bir nechta). Ingredientlar karbonat angidrid gazi va suv hosil qilish uchun qayta birlashtiriladi. Karbonat angidrid pufakchalar hosil qiladi va pishirilgan mahsulotlarning "o'sishiga" yordam beradi. Bu reaktsiyalar amalda oddiy ko'rinadi, lekin ko'pincha bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi.
7. Batareyalar elektrokimyoga misoldir. Batareyalar kimyoviy energiyani elektr energiyasiga aylantirish uchun elektrokimyoviy yoki redoks reaktsiyalaridan foydalanadi.
8. Ovqat hazm qilish. Ovqat hazm qilish jarayonida minglab kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi. Ovqatni og'zingizga qo'yganingizdan so'ng, so'lakdagi amilaza deb ataladigan ferment shakar va boshqa uglevodlarni tanangiz o'zlashtira oladigan oddiyroq shakllarga aylantira boshlaydi. Oshqozoningizdagi xlorid kislota oziq-ovqat bilan reaksiyaga kirishib, uni parchalaydi va fermentlar oqsil va yog'larni parchalaydi, shuning uchun ular ichak devori orqali qonga so'riladi.
9. Kislota-asos reaktsiyalari. Agar siz kislotani (masalan, sirka, limon sharbati, sulfat kislota, xlorid kislotasi) ishqor bilan (masalan, pishirish soda, sovun, ammiak, aseton) aralashtirsangiz, siz kislota-asos reaktsiyasini amalga oshirasiz. Bu jarayonlar bir-birini neytrallashtiradi, tuz va suv hosil qiladi. Natriy xlorid hosil bo'lishi mumkin bo'lgan yagona tuz emas. Masalan, oddiy osh tuzi o‘rnini bosuvchi kaliy xloridni hosil qiluvchi kislota-asos reaksiyasining kimyoviy tenglamasi: HCl + KOH → KCl + H2O.
10. Sovun va yuvish vositalari. Ular kimyoviy reaktsiyalar orqali tozalanadi. Sovun kirni emulsiya qiladi, ya'ni yog'li dog'lar sovun bilan bog'lanadi, shuning uchun ularni suv bilan olib tashlash mumkin. Yuvish vositalari suvning sirt tarangligini pasaytiradi, shuning uchun ular yog'lar bilan o'zaro ta'sir qilishlari, ularni ajratib olishlari va yuvishlari mumkin.
11. Pishirish jarayonida kimyoviy reaktsiyalar. Ovqat pishirish - bu kimyo bo'yicha katta amaliy tajriba. Ovqat pishirishda oziq-ovqatda kimyoviy o'zgarishlarga olib keladigan issiqlik ishlatiladi. Misol uchun, tuxumni qattiq qaynatganda, tuxum oqini qizdirish natijasida hosil bo'lgan vodorod sulfidi tuxum sarig'idagi temir bilan reaksiyaga kirishib, sarig'i atrofida kulrang-yashil halqa hosil qilishi mumkin. Go'sht yoki pishirilgan mahsulotlarni pishirganda, aminokislotalar va shakar o'rtasidagi Maillard reaktsiyasi jigarrang rang va kerakli lazzat hosil qiladi.

Kimyoviy va fizik hodisalarning boshqa misollari

Jismoniy xususiyatlar moddani o'zgartirmaydigan xususiyatlarni tavsiflaydi. Misol uchun, siz qog'oz rangini o'zgartirishingiz mumkin, lekin u hali ham qog'oz. Siz suvni qaynatishingiz mumkin, lekin siz bug'ni yig'ib, kondensatsiya qilsangiz, u hali ham suvdir. Siz qog'ozning massasini aniqlashingiz mumkin va u hali ham qog'oz.

Kimyoviy xususiyatlar moddaning boshqa moddalar bilan qanday reaksiyaga kirishishini yoki reaksiyaga kirishmasligini ko'rsatadigan xususiyatlardir. Natriy metall suvga solinganida, u natriy gidroksidi va vodorod hosil qilish uchun kuchli reaksiyaga kirishadi. Vodorod olovga chiqib, havodagi kislorod bilan reaksiyaga kirishganda, yetarlicha issiqlik hosil bo'ladi. Boshqa tomondan, mis metall bo'lagini suvga qo'yganingizda, hech qanday reaktsiya sodir bo'lmaydi. Demak, natriyning kimyoviy xossasi shundaki, u suv bilan reaksiyaga kirishadi, ammo misning kimyoviy xossasi shundaki.

Kimyoviy va fizik hodisalarga yana qanday misollar keltirish mumkin? Kimyoviy reaktsiyalar har doim davriy jadvaldagi elementlar atomlarining valentlik qobig'idagi elektronlar o'rtasida sodir bo'ladi. Kam energiya darajasidagi fizik hodisalar shunchaki mexanik o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga oladi - atomlar yoki gaz molekulalari kabi kimyoviy reaktsiyalarsiz atomlarning tasodifiy to'qnashuvi. To'qnashuv energiyalari juda yuqori bo'lsa, atomlar yadrosining yaxlitligi buziladi, bu esa ishtirok etgan turlarning bo'linishi yoki birlashishiga olib keladi. O'z-o'zidan radioaktiv parchalanish odatda fizik hodisa deb hisoblanadi.

Qadim zamonlardan beri odamlar o'zlari yashayotgan dunyo haqida ma'lumot to'plashdi. O'sha davrda insoniyat to'plagan tabiat haqidagi barcha ma'lumotlarni birlashtirgan yagona fan bor edi. O'sha paytda odamlar fizik hodisalarning misollarini kuzatayotganliklarini hali bilishmagan. Hozirgi vaqtda bu fan "tabiatshunoslik" deb ataladi.

Fizika fani nimani o'rganadi?

Vaqt o'tishi bilan atrofimizdagi dunyo haqidagi ilmiy g'oyalar sezilarli darajada o'zgardi - ularning ko'plari bor. Tabiiy fanlar ko'plab alohida fanlarga bo'lingan, jumladan: biologiya, kimyo, astronomiya, geografiya va boshqalar. Ushbu fanlarning bir qatorida fizika oxirgi o'rinni egallamaydi. Bu sohadagi kashfiyotlar va yutuqlar insoniyatga yangi bilimlarni egallash imkonini berdi. Bularga har xil oʻlchamdagi (gigant yulduzlardan tortib eng kichik zarrachalar – atomlar va molekulalargacha) turli jismlarning tuzilishi va xatti-harakatlari kiradi.

Jismoniy tana bu ...

Ilmiy doiralarda atrofimizdagi hamma narsani tasvirlash uchun ishlatiladigan maxsus "materiya" atamasi mavjud. Moddadan tashkil topgan jismoniy jism kosmosda ma'lum bir joyni egallagan har qanday moddadir. Harakatdagi har qanday jismoniy jismni fizik hodisaga misol deb atash mumkin. Ushbu ta'rifga asoslanib, biz har qanday ob'ektni jismoniy jism deb aytishimiz mumkin. Jismoniy jismlarga misollar: tugma, bloknot, qandil, karniz, Oy, bola, bulutlar.

Jismoniy hodisa nima

Har qanday masala doimiy o'zgarishda. Ba'zi jismlar harakat qiladi, boshqalari boshqalar bilan aloqa qiladi, boshqalari esa aylanadi. Ko'p yillar oldin faylasuf Geraklit "Hamma narsa oqadi, hamma narsa o'zgaradi" degan iborani bejiz aytmagan. Olimlar hatto bunday o'zgarishlar uchun maxsus atamaga ega - bularning barchasi hodisalar.

Jismoniy hodisalarga harakatlanuvchi barcha narsalar kiradi.

Jismoniy hodisalarning qanday turlari mavjud?

• Issiqlik.

Bu harorat ta'siridan ba'zi jismlar o'zgara boshlagan hodisalar (shakli, o'lchami va holati o'zgarishi). Jismoniy hodisalarga misol: iliq bahor quyoshi ta'sirida muzliklar eriydi va suyuqlikka aylanadi; sovuq havoning boshlanishi bilan ko'lmaklar muzlaydi, qaynoq suv bug'ga aylanadi.

• Mexanik.

Bu hodisalar bir tananing boshqalarga nisbatan pozitsiyasining o'zgarishini tavsiflaydi. Misollar: soat yugurmoqda, to'p sakrab turibdi, daraxt titrayapti, qalam yozmoqda, suv oqmoqda. Ularning barchasi harakatda.

• Elektr.

Bu hodisalarning tabiati ularning nomini to'liq oqlaydi. "Elektr" so'zi yunoncha ildizlarga ega, bu erda "elektron" "qahrabo" degan ma'noni anglatadi. Misol juda oddiy va ehtimol ko'pchilikka tanish. To'satdan jun kozokni yechsangiz, siz kichkina yoriqni eshitasiz. Xonadagi yorug'likni o'chirish orqali buni qilsangiz, uchqunlarni ko'rishingiz mumkin.

• Nur.

Yorug'lik bilan bog'liq hodisada ishtirok etuvchi jismga yorug'lik deyiladi. Jismoniy hodisalarga misol sifatida biz quyosh sistemamizning taniqli yulduzi - Quyoshni, shuningdek, boshqa har qanday yulduzni, chiroqni va hatto o't chirog'i bug'ini keltirishimiz mumkin.

• Ovoz.

Tovushning tarqalishi, to'siq bilan to'qnashganda tovush to'lqinlarining harakati, shuningdek, qandaydir tarzda tovush bilan bog'liq bo'lgan boshqa hodisalar jismoniy hodisalarning ushbu turiga kiradi.

• Optik.

Ular yorug'lik tufayli sodir bo'ladi. Masalan, odamlar va hayvonlar yorug'lik borligi sababli ko'rishga qodir. Bu guruhga yorug'likning tarqalishi va sinishi, uning jismlardan aks etishi va turli muhitlar orqali o'tishi hodisalari ham kiradi.

Endi siz jismoniy hodisalar nima ekanligini bilasiz. Biroq, tabiiy va jismoniy hodisalar o'rtasida ma'lum bir farq borligini tushunish kerak. Shunday qilib, tabiiy hodisa paytida bir vaqtning o'zida bir nechta jismoniy hodisalar sodir bo'ladi. Masalan, yerga chaqmoq tushganda quyidagi effektlar yuzaga keladi: tovush, elektr, issiqlik va yorug'lik.