FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------- 1

Nelu Fănăţan

Baia Mare,2012

ISBN: 978-973-0-12436-1

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

INTRODUCERE

Nu le este tocmai uşor elevilor să înveţe, şi mai ales nu este uşor să

înveţi o materie percepută ca pretenţioasă cum e FIZICA. Dar pentru că

nu s-a inventat o „pastilă de învăţat” pe care să o înghiţi şi să beneficiezi

toată viaţa de efectele ei, profesorii trebuie să vină cu soluţiile … cele mai

bune.

Cine, întrebat fiind de ce are nevoie de Fizică, răspunde cu

seninătate “pentru nimic”, nu vrea sau nu poate să cunoască însăşi viaţa.

Mecanismul care ne permite să trăim, adică să ne mişcăm, să

gândim, să avem iniţiative se datorează în mare măsură unor procese

fizice. Transmiterea impulsurilor nervoase este, de fapt, o problemă de

electricitate.

Am putea oare număra câte procese mecanice implică o zi din

viaţa noastră, sau …un minut? Inutilă încercare! ….o frântură de clipă în

care inima nu ar putea să se destindă sau să se contracte ne-ar fi fatală.

Funcţionarea organismului implică fenomene termice ca

termoreglarea sau degajarea de căldură din mitocondrii, “termocentralele”

celulei.

Fenomenele fizice ne pun în relaţie cu lumea înconjurătoare, căci

ele “guvernează” organele de simţ. Ochiul este un instrument optic,

urechea un oscilator în miniatură. Întâlnim la fiecare pas iluzii create de

fizică, care ne fac viaţa mai frumoasă şi mai colorată.

-------------------------------------------------------------------------------------- 2

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Fizica a dat lumii, explorând universul microparticulelor, o sursă

extraordinară de energie, aceea ascunsă în atom.

Fizica intervine, mai mult sau mai puţin invitată, în viaţa noastră ori

de câte ori se topeşte o bucată de gheaţă, de câte ori aprindem instalaţia

pentru Pomul de Crăciun sau ascultăm muzică!

Fizica ne învaţă să gândim inductiv, să trecem permanent de la

particular la general, să ne punem întrebări.

Atât de importantă este FIZICA încât "nu există nici o cucerire

sau descoperire a ştiinţei şi tehnicii moderne care să nu aibă la bază un

fenomen explicat de Fizică” (Anatole France).

Domeniile FIZICII sunt variate şi multiple, de aceea nu mi-am

propus să tratez exhaustiv un anume domeniu sau capitol din FIZICĂ.

Dar… am să încerc să fac mai multă LUMINĂ asupra unor fenomenelor

optice din natură.

Înţelegerea fenomenelor optice din natură implică şi un minim de

cunoştinţe teoretice de specialitate, de aceea în prima parte a lucrării am

introdus noţiunile de teorie considerate de mine a fi necesare, înţelese şi

însuşite.

-------------------------------------------------------------------------------------- 3

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Ce este mai familiar decât lumina ? Ce este mai puţin familiar

decât lumina ? Ce este lumina ? Din ce este făcută ? Are greutate ? Vă

daţi seama că nu puteţi vedea lumina însăşi ? Puteţi vedea Soarele, puteţi

vedea o pasăre, puteţi vedea ce este în jurul dv. – dar asta nu înseamnă

că vedeţi lumina însăşi ! Lumina este un fel de “materie” care trebuie să

se mişte ca să existe. Dacă s-ar opri vreodată, chiar pentru un singur

moment, ea ar înceta să existe ! Într-adevăr , este uluitor că s-a studiat

atât de mult această materie – fantomă.

[Gândiţi FIZICA!, Lewis Carroll Epstein]

-------------------------------------------------------------------------------------- 4

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

LUMINA … în viziunea altora1. Dăruind lumina pe care nu o ai, o vei dobândi şi tu. Nicolae Steinhardt

2. De unde-şi are raiul lumina, ştiu: îl lumineaz iadul cu

flăcările lui.

Lucian Blaga

3. Umbrele seamnă, ce-i drept, cu intunericul, dar sunt

fiicele luminii.

Lucian Blaga

4. Nici noaptea pământului, noaptea cea mai mare, nu e

noapte, ci doar o umbră într-un univers de lumină.

Lucian Blaga

5. Pentru ca lumina să strălucească atât de intens,

întunericul trebuie să fie prezent.

Francis Bacon

6. Când este prea puternică, lumina doare. Vasile Ghica

7. Lumină, mai multă lumină! J. W. Goethe

8. Nimic nu ţi se pare mai strălucitor, după ce ai stat o

viaţă cu ochii închişi, decât lumina de la un licurici.

Radu Herjeu

9. Viteza luminii, oricât de mare este, va fi mereu egală

cu cea a întunericului.

Valeriu Butulescu

10. Lumina diurnă este aureola minusculă a planetei, faţa

adevărată a Universului înseamnă noapte.

Valeriu Butulescu

11. Setea de lumină scurtează adesea aripile fluturilor. Valeriu Butulescu

12. Unele corpuri absorb lumina, setea de lumină le face

puţin vizibile.

Valeriu Butulescu

13. Lumina îl răneşte pe cel trăit în întuneric. Valeriu Butulescu

14. Strălucind, îţi risipeşti lumina. Valeriu Butulescu

15. Oferă din lumina ta celor din jur, vei străluci mai tare. Valeriu Butulescu

16. Arderea este preţul luminii: pentru ca organicul să

răzbată prin noaptea neputinţei sale, ceva organic

Valeriu Butulescu

-------------------------------------------------------------------------------------- 5

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

trebuie să ardă.

17. Elocinţa este lumina ce face să strălucească

inteligenţa.

Marcus Tullius

Cicero

18. Azi, ştiu că în lumină există şi umbre şi că fericirea e

uneori dureroasă.

Octavian Paler

19. Dacă nu ai iubi, cum ai putea preţui orbitoarea lumină

a soarelui şi mângâietoarea lumină a lunii?

- Eseuri despre dragoste -

Octavian Paler

20. Lumina a fost la început a pictorilor. Nu exista obiect

pe care lumina intensă să nu îl facă frumos.

Ralph Waldo

Emerson

21. Lumina poate fi şi ea o cortină, ca şi tenebrele. Mary Ann Evans

22. Esenţa lumânării nu este ceara are lasă urme, ci

lumina.

Antoine de Saint

Exupery

23. Există două feluri de a împrăştia lumina: să fii

lumânarea, sau să fii oglinda care o reflectă.

Edith Wharton

24. Lumina nu vine din lumină, ci din întuneric. - Isabel şi

apele diavolului -

Mircea Eliade

25. Timpul este lumină. Dar lumina, ce este lumina? Nichita Stănescu

26. Lumina nu străluceşte în lumină, ci doar în întuneric.

– Trei camarazi. -

Erich Maria

Remarque

27. A spune adevărul este ca şi cum ai radia de lumină.

Atenţie! Lumina poate fi prea puternică. Adevărul, ca

şi razele Soarelui, poate răni. – Gândeşte bine,

vorbeşte frumos, fii drept. -

Octavian

Sărbătoare

28. Închideţi o plantă la întuneric şi veţi vedea ce monstru

diform se va produce din pricina setei sale de lumină.

Oare viaţa omenească nu produce şi ea astfel de

Lucian Blaga

-------------------------------------------------------------------------------------- 6

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

monstruozităţi în tendinţa sa spre lumină?

29. Există o lumină care străluceşte dincolo de toate

lucrurile de pe pământ, dincolo de cel mai înalt dintre

cerurile cele mai înalte. Aceasta este lumina care

străluceşte în inima ta.

citat din

Chandogya

Upanishad

30. Lumina este tot ceea ce este. – În căutarea armoniei Ioan Gyuri Pascu

31. Deasupra umbrei oricărui nor se află lumina unei

stele.

Pitagora

32. Liniştea ne dezvăluie că lumina stelelor şi lumina din

noi sunt făcute din aceeaşi iubire.

- Mănăstire fără ziduri -

Bruce Davis

33. Când stingem focul, unde se duce lumina? Confucius

34. E din neamul mare al licuricilor - omul: un vierme ce

se transformă în lumină când iubeşte.

Lucian Blaga

35. Învăţătura îţi dă lumină, dar nu te înalţi decât prin

caracter.

Ovid Densuşianu

36. În fiecare minut în care închid ochii, pierd 60 de

secunde de lumină.

Gabriel Garcia

Marquez

37. Lucrurile ce par imposibile devin posibile dacă le vezi

în altă lumină.

citat din Hannibal

38. Rămas bun, suflet din fântâna nopţii. Cocoşii cântă.

Lumina zilei aşteaptă minciuna.

Ionel Teodoreanu

39. Fabula câinelui. Un câine, voind să evadeze din arşiţa şi lumina

soarelui, încearcă să se culce în propria sa umbră.

Lucian Blaga

- Elanul insulei –

1977

40. Umbra. Lucian Blaga

-------------------------------------------------------------------------------------- 7

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Umbra este o punte pe care lumina ne-o dăruieşte ca

să trecem cândva peste ea în ultima noapte

- Elanul insulei –

1977

41. Întotdeauna îndrăgostiţii au o lumină ciudată pe faţa

lor, care-i deosebeşte pe unul dintr-o mie de oameni.

– Invitaţie la vals -

Mihail Drumeş

42. Numai lipsa unui obiect ori a unei fiinţe, care ne-a

aparţinut o dată, ne pune în lumină adevăratul preţ. –

Invitaţie la vals -

Mihail Drumeş

43. Viaţa înseamnă a transforma constant în lumină şi

flacără tot ceea ce suntem şi tot ce întâlnim.

Friedrich Nietzsche

44. Licuricii spuneau stelelor: “Învăţaţii afirmă că lumina

voastră se va stinge odată”.

Stelele n-au răspuns.

Rabindranath

Tagore

45. Bazinul se umple cu apă, focul se aprinde cu foc, iar sufletul cuiva se modelează datorită sufletului altcuiva.

Rabindranath

Tagore

46. În momentele cele mai întunecate trebuie să ne

concentrăm pentru a vedea lumina.

Taylor Benson

47. Dacă accept lumina şi căldura soarelui, trebuie să

accept şi tunetul şi fulgerul. – Darul iubirii -

Kahlil Gibran

48. Educaţia este mişcarea din întuneric spre lumină. Allan Bloom

49. Când am dat de lumină şi de căldură, n-am avut

decât un singur gând: Ce minune! Ce minune

desăvârşită!

Richard Bird

50. Consideră elevul o făclie pe care să o aprinzi astfel

încât mai târziu să lumineze cu o lumină proprie.

Plutarh

-------------------------------------------------------------------------------------- 8

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------51. Rugăciunea este lumina sufletului. Cuviosul Isaia

Pustnicul

52. Pentru ca lumina să strălucească atât de intens, întunericul

trebuie să fie prezent.

Francis Bacon

53. “La steaua care-a răsăritE o cale-atât de lungă,Că mii de ani i-au trebuitLuminii să ne-ajungă.

Poate de mult s-a stins în drumÎn depărtări albastre,Iar raza ei abia acum Luci vederii noastre”

La steaua,

Mihai Eminescu

Cu adevărat, mare este importanţa luminii în viaţa omului!

“Să se facă lumină” – spune un vechi citat biblic definind importanţa vitală

a luminii. Din această cauză lumina a fost mereu asociată cu divinitatea; în

antichitate unele popoare se rugau la fiecare apus de soare ca astrul suprem

să rasară mereu în zori.

Goethe, pe patul de moarte, la data de 22 martie 1832 cerea : “Lumină,

mai multă lumină !”

Oare a existat vreodată un adolescent care să nu alerge după o rază de lumină ?

-------------------------------------------------------------------------------------- 9

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Capitolul 1.Noţiuni teoretice de bază

1.1. Natura electromagnetică a luminiiPotrivit teoriei lui Maxwell şi a dovezilor experimentale ale lui

Hertz, lumina este o undă electromagnetică transversală în care

vectorii intensitate a câmpului electric şi inducţia câmpului magnetic,

şi, respectiv vibrează perpendicular între ei şi perpendicular pe

direcţia de propagare a undei:

Proprietăţile luminii, ca undă electromagnetică:a) Lumina se propagă sub formă de unde electromagnetice cu

viteza :

,

unde : este permitivitatea electrică a mediului, [F/m] – permitivitatea electrică a vidului (este o

constantă universală), - permitivitatea electrică relativă,- este permeabilitatea magnetică a mediului,

[H/m sau N/A2] – permeabilitatea absolută a vidului,- permeabilitatea magnetică relativă

Pentru orice mediu şi , deci v < c.

-------------------------------------------------------------------------------------- 10

v

E

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

 : indicele de refracţie al substanţei în care se

propagă lumina

Experimental se constată că indicele de refracţie al unui mediu

depinde de lungimea de undă a radiaţiei luminoase şi de temperatura

mediului. De aceea, valorile indicilor de refracţie se dau (în condiţiile

următoarei convenţii) : pentru radiaţia cu lungimea de undă

(emisă de o lampă cu vapori de sodiu la temperatura

de 20 0C).

Mediul n Mediul n

Hidrogen 1,0001 Glicerină 1,473

Aer 1,003 Sticlă 1,5 – 1,62

Apă 1,333 Sulfură de carbon 1,6277

Acetonă 1,362 Diamant 2,4173

Determinaţi viteza luminii prin sticlă, apă, aer şi diamant. Ce

observaţi ?

b) Undele electromagnetice sunt transversale, adică vectorii şi

sunt perpendiculari pe direcţia de propagare a luminii: ,

c) Vectorii şi sunt totdeauna perpendiculari între ei : .

d) Vectorii şi , în undele electromagnetice plane monocromatice

vibrează în fază, adică concomitent şi în aceleaşi puncte din spaţiu

ating valorile maxime, respectiv minime.

e) Intensitatea luminii ca undă electromagnetică, adică energia

transportată în unitatea de timp prin unitatea de arie a unei

-------------------------------------------------------------------------------------- 11

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

suprafeţe perpendiculară pe direcţia de propagare aluminii este

dată de formula :

Datele experimentale au arătat că interacţia luminii cu substanţa, ca

impresionarea emulsiei fotografice, senzaţia de vedere, etc. Se datorează

vectorului intensitate a câmpului electric şi, de aceea, el se numeşte şi

vector luminos.

Undele , respectiv , unde

 -reprezintă nr. de undă, se numesc unde plane

monocromatice, adică de aceeaşi culoare, deoarece sunt caracterizate printr-o singură pulsaţie , respectiv printr-o singură lungime de undă. ( ).

Viteza dată de formula reprezintă viteza de fază, adică viteza de

propagare a suprafeţelor de aceeaşi fază :

.,

Rezultă că undele monocromatice pot fi caracterizate printr-o singură

viteză, viteza de fază.

Undele monocromatice nu există în mod real. Obţinerea unor fascicule

de lumină riguros monocromatice este, principial, imposibilă. Termenul

“monocromatic”derivă din combinarea cuvintelor greceşti : “monos” =

unu / unuia şi “chroma” = culoare. Ar însemna, deci, că imposibilitatea

obţinerii fasciculelor de lumină monocromatice este echivalentă cu

afirmaţia că nu este posibil să obţinem lumină de o anumită culoare.

-------------------------------------------------------------------------------------- 12

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Observaţie : Lumina albă, care reprezintă suprapunerea undelor

electromagnetice cu toate pulsaţiile cuprinse între este,

evident, nemonocromatică, şi, în consecinţă, nici de o singură culoare.

Fasciculele de lumină pot fi numai aproximativ monocromatice. Acest

lucru se are în vedere când se vorbeşte de unde monocromatice, chiar

dacă adjectivul “aproximativ” este, de regulă, omis.

-------------------------------------------------------------------------------------- 13

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.2. Principiile opticii geometriceOptica geometrică s-a dezvoltat în strânsă legătură cu necesitatea

practică a construirii aparatelor optice, cu ajutorul cărora se pot obţine

imagini mărite ale obiectelor, oferindu-ne posibilitatea să obţinem unele

detalii inaccesibile ochiului liber. Optica geometrică se bazează pe legile

propagării luminii şi operează cu noţiunile de fascicul şi rază de lumină.

Nu cunoaştem cu exactitate ce ştiau din optică vechii egipteni şi

babilonienii. După unele sculpturi, a căror vechime este socotită la 4000

de ani î.Hr., se poate deduce că ei admiteau propagarea luminii în linie

dreaptă. Astronomii babilonieni, cu 2000 de ani î.Hr., explicau foarte bine

eclipsele, iar egiptenii se serveau de umbra piramidelor pentru a

determina înălţimea Soarelui. În Grecia, cunoştinţele asupra opticii au fost

mult mai avansate şi aceste cunoştinţe se găsesc expuse în cărţile lui

Euclid, Arhimede, Heron şi Ptolomeu.

În textul lui Euclid se găseşte scris : “raza luminoasă merge în linie

dreaptă, pentru că ea trebuie să meargă pe drumul cel mai scurt”. El a

ajuns la această idee observând că un proiectil merge cu atât mai mult cu

cât viteza lui este mai mare ; viteza luminii fiind nemăsurabilă, raza de

lumină trebuie să fie dreaptă. –V.V. Bianu, Optica geometrică-

Raza de lumina = direcţia de propagare a luminii

Fascicul de lumină = totalitatea razelor de lumină dintr-un contur închis

(“mănunchi” de raze de lumină)

Definiţie. Raza de lumină reprezintă limita unui fascicul de lumină,

când dimensiunea lui tinde la zero. Raza de lumină nu reprezintă un

aspect fizic al fenomenului luminos, ci este o noţiune abstractă, iar optica

geometrică este un caz limită al opticii ondulatorii.

-------------------------------------------------------------------------------------- 14

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Tipuri de fasciculi de lumină :

Luând ca sursă un punct luminos S, razele care pornesc din el

formează un fascicul divergent. Dacă se întâmplă ca razele să fie

paralele, vom zice că fasciculul este paralel. Dacă mai multe raze de

lumină, venind din direcţiii diferite, se întâlnesc într-un punct P, vom avea

în acest caz un fascicul convergent. Fascicul convergent :

Fascicul paralel :

Fascicul divergent :

Fasciculele convergente şi divergente se numesc fascicule conice

(omocentrice sau izogene).

Raza din mijlocul fasciculului se numeşte axa fasciculului sau raza

principală.

obs. Soarele – sursă independentă - …fascicul paralel

La baza opticii geometrice stau următoarele principii :

-------------------------------------------------------------------------------------- 15

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------Principiul propagării rectilinii a luminii : “Intr-un mediu omogen, transparent şi izotrop, lumina se propagă în linie

dreaptă”. Direcţiile de-alungul cărora se propagă lumina reprezintă razele

de lumină (segmente de dreaptă).

Principiul independenţei fasciculelor de lumină :

“Prin intersecţia fasciculelor de lumină acestea nu se perturbă reciproc

(efectul produs de un fascicul de lumină nu depinde de acţiunea simultană

a altor fascicule)”. Ex. stadion, teatru,…

Principiul lui Fermat : “Pentru a străbate distanţa dintre două puncte, unda luminoasă alege

drumul şi timpul cel mai scurt”.

Principiul reversibilităţii razelor :

“Traiectoriile razelor de lumină nu depind de sensul acestora”

(Receptorul, imaginea într-un sistem optic poate fi sursă având ca

imagine sursa iniţială).

Observaie. În propagarea lor, razele de lumină – la interacţiunea cu

suprafeţele de separare dintre 2 medii – se supun fenomenelor de reflexie

şi refracţie.

-------------------------------------------------------------------------------------- 16

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.3. Reflexia luminii

Definiţie. Reflexia luminii reprezintă fenomenul de întoarcere a

luminii în mediul din care provine atunci când întâlneşte suprafaţa de

separare a altui mediu.

Foto: Nelu Fănăţan,

Cheile Râmeţilor, iulie 2011

Legea I. Raza incidentă, normala la suprafaţa de reflexie şi raza

reflectată sunt coplanare

(se găsesc toate în planul de incidenţă).

Legea a II-a. Unghiul de incidenţă este egal cu unghiul de reflexie:

-------------------------------------------------------------------------------------- 17

i r

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Mulţi cred că peisajul reflectat într-o apă liniştită nu se deosebeşte

prin nimic de peisajul real şi este nunmai răsturnat. Aceasta este

foarte departe de adevăr !

-------------------------------------------------------------------------------------- 18

Foto: Nelu Fănăţan,Peştera Gheţarul Scărişoara, iunie 2011

Foto: Nelu Fănăţan,Cheile Râmeţilor, iulie 2011

Încercaţi să fotografiaţi un balon de săpun şi reflexiile pe balon !

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.4. Refracţia luminii

Definiţie. Refracţia luminii reprezintă fenomenul de schimbare a

direcţiei de propagare a luminii când traversează suprafaţa de

separare a două medii diferite.

Legea I. Raza incidentă, normala la suprafaţa de refracţie în punctul

de incidenţă şi raza refractată sunt coplanare.

Legea a II-a. Raportul dintre sinusul unghiului de incidenţă şi sinusul

unghiului de refracţie este o constantă specifică unei perechi de medii

date :

.

n21 – se numeşte indice de refracţie relativ al mediului 2 faţă de mediul 1.

-------------------------------------------------------------------------------------- 19

in1

n2

r

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.5. Reflexia totală

Se spune despre un mediu că este cu atât mai refringent, cu cât

indicele de refracţie este mai mare.

Dacă se consideră că o rază de lumină trece dintr-un mediu mai

refringent (apă) într-un mediu mai puţin refringent (aer), unghiul de refracţie

este mai mare decât unghiul de incidenţă şi se poate ajunge la situaţia când

pentru o anumită valoare a unghiului de incidenţă, numit unghi limită (l),

unghiul de refracţie devine 900. La valori ale unghiului de incidenţă mai mari

decât valoarea unghiului limită, raza incidentă se reflectă total în mediul din

care a venit (apa), fenomenul numindu-se reflexie totală.

Din Legea a II-a a refracţiei, pentru reflexia totală, se obţine:

, adică

Unghiul limită al apei (n1) faţă de aer (n2) este : , adică l = 490.

-------------------------------------------------------------------------------------- 20

i

r

n1 > n2

n2

l

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------Refracţia şi reflexia totală sunt întâlnite des în natură şi în tehnică.

Astfel, cu ajutorul legilor refracţiei luminii putem explica de ce aştrii

cereşti se observă mai sus decât sunt în realitate pe bolta cerească

(refracţie atmosferică), de ce o linguriţă introdusă într-un pahar cu apă

pare frântă la suprafaţa de separare sau de ce un corp aflat în apă se

observă mai aproape de suprafaţa apei decât în realitate.

Reflexia totală explică fenomenul numit miraj : privind, în zilele

călduroase de vară, un obiect ( un pom, de ex.) aflat pe un drum drept, îl

vom vedea răsturnat, ca şi când ar fi imaginea obiectului respectiv pe

suprafaţa unei ape. Fenomenul se datoreşte încălzirii straturilor de aer de

la suprafaţa Pământului, astfel încât indicii lor de refracţie devin mai mici

decât cei ai straturilor de aer superioare.

Fântânile luminoase sunt aplicaţii ale fenomenului de reflexie

totală : lumina provenită de la sursa S trece printr-un filtru F (sticlă de o

anumită culoare), iar razele de lumină colorate suferă mai multe reflexii

totale în lichid, astfel încât jetul de apă “conduce” lumina dintr-un punct în

altul.

-------------------------------------------------------------------------------------- 21

--------- -------- --------- -------- --------- --------

------------------------------------------------------------------- --------- --------

---------

--------

S F

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Nu se ştie exact cine a descoperit legile reflexiei. Euclid le

cunoştea (aşa reiese din Optica lui Theon) ; de asemenea şi

Aristotel. În cărţile lui Ptolomeu se tratează despre reflexia în oglinzi

plane, convexe şi concave.

La arabi găsim un important tratat de optică scris de Alhazen Ibn

Alhaitam (mort în 1038). În cărţile 4, 5 şi 6 el studiază oglinzile plane,

concave, convexe, sferice, conice şi cilindrice. Studiul se bazează pe

legile reflexiei care sunt explicate în mod clar, indicându-se pentru

prima dată că planul de incidenţă se confundă cu planul de reflexie.

În ordine cronologică, putem cita, înainte de epoca modernă,

tratatele de optică scrise de Vitello (aprox. 1290), Roger Bacon (1214-

1294) şi Maurolycos (1494-1577).

Ştiaţi că…?1. “Deasupra norilor cerul este veşnic albastru!”

Holger Henrik Herholdt Drachmann

(n. 9 octombrie 1846 - d. 14 ianuarie 1908) a fost un poet, prozator, dramaturg și pictor danez. Creația sa literara este marcată atât de romantism, cât și de realism și are ca inspirație problemele sociale și viața dură a pescarilor și marinarilor.

2. Cine s-a ridicat deasupra înnorării ştie că seninul nu mai

este absenţa norilor.

-------------------------------------------------------------------------------------- 22

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

3. lumina cerului este pur şi simplu lumina difuzată a

Soarelui !Pământul este înconjurat de frumuseţea fără margini a cerului

albastru, care pare fără sfârşit. Diversitatea sa de tente se schimbă de la

zi la zi, de la un punct al cerului la altul.

Care este cauza acestei culori albastre uimitoare ? Desigur, nu

lumina emisă chiar de admosferă, deoarece în acest caz culoarea trebuie

să se vadă şi noaptea ! Nu poate fi nicio sursă de lumină albastră situată

undeva dincolo de atmosferă, deoarece noaptea vedem, în toată măreţia

sa, acel fond negru în care se află atmosfera. Prin urmare, cauza trebuie

să se găsească în însăşi atmosferă. Nu poate fi vorba nici de o absobţie

de culoare obişnuită, deoarece Soarele şi Luna sunt mai curând galbene decât albastre. Ţinând seama de cele arătate mai sus, s-a ajuns

la ipoteza că lumina cerului este pur şi simplu lumina difuzată a

Soarelui !Reflexia razelor pe o sufrafaţă cu mici denivelări determină

împrăştierea razelor reflectate în toate direcţiile (difuzia luminii).

Ştim că difuzia pe particule mici creşte odată cu apropierea de

capătul violet al spectrului. Culoarea cerului conţine într-adevăr mult violet

(faţă de care ochiul nostru nu este prea sensibil), o cantitate apreciabilă de

albastru, puţin verde şi foarte puţin galben şi roşu. Combinaţia tuturor

acestor culori dă albastrul cerului.

-------------------------------------------------------------------------------------- 23

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

4. “Tot ce e viu aspiră spre culoare.” (Goethe)

Când vorbim despre strălucirea unei culori (întunecată sau

luminoasă), avem în vedere densitatea ei, care nu modifică

nuanţa

5. Privind fulgii de zăpadă care cad lin cerul cenuşiu – aceşti

fulgi par întunecaţi.

Observaţie. Culorile albă, cenuşie şi neagră diferă numai prin

strălucire, iar măsura acesteia o constituie fondul înconjurător.

-------------------------------------------------------------------------------------- 24

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.6. Dispersia luminiiFiecare undă electromagnetică armonică, de pulsaţie ,

componentă a fasciculului de lumină considerat, este caracterizată de

viteza de fază : , iar trenul de undă, în ansamblul său, se

propagă cu viteza de grup : .

Se poate demonstra că :

Concluzii :

a) dacă , adică , atunci toate undele monocromatice

ce formează pachetul de undă au aceeaşi viteză de fază, egală cu

viteza de grup. În astfel de medii, , pachetul de unde se

propagă fără să se destrame, adică îşi formează forma în timp, iar

mediile respective se numesc nedispersive.

Observaţie. Singurul mediu riguros nedispersiv este vidul, pentru care n =

1. Desigur că, cu o aproximaţie destul de bună, putem considera şi aerul ,

în condiţii obişnuite, tot un mediu nedispersiv. Celelalte medii materiale

sunt medii dispersive.

Toate mediile transparente pentru radiaţiile vizibile (apa, sticla,

cuarţul, etc.) prezintă fenomenul de dispersie.

b) Dacă , , undele monocromatice ce formează

pachetul de unde se vor propaga cu viteze de fază diferite şi ca

urmare pachetul de unde se destramă în timp.

-------------------------------------------------------------------------------------- 25

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Mediile pentru care , adică , se numesc dispersive, iar

fenomenul de dependenţă a indicelui de refracţie de lungimea de undă se

numeşte dispersie.

Fenomenul de dispersie a luminii conduce la faptul că la trecerea

luminii prin prisma optică fasciculele de lumină albă se descompun în

celelalte componente. De asemenea, curcubeul este rezultatul efectelor

combinate de reflexie, refracţie şi dispersie a luminii Soarelui de către

picăturile de ploaie.

ROGVAIV

Dispersia luminii prin prismă 

Deoarece lumina provenită de la orice sursă (Soare, bec, etc.)

reprezintă o suprapunere de unde monocromatice cu pulsaţie diferite,

respectiv cu lungimi de undă diferite, este important să se definească

noţiunea de spectru :

În optică, prin spectru se înţelege ansamblul pulsaţiilor, sau

lungimilor de undă, ale undelor electromagnetice monocromatice care

constituie lumina emisă de o sursă oarecare.

Observaţie : Dacă sau , dispersia se numeşte

normală ; dacă sau dispersia se numeşte anormală.

-------------------------------------------------------------------------------------- 26

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.7. Absorbţia luminiiÎn procesul de trecere a luminii prin diferite substanţe are loc

fenomenul de absorbţie a luminii, adică de scădere a intensităţii

fasciculului de lumină incident.

dx – grosimea stratului de substanţă

- coeficient liniar de absorbţie

………

Observaţie.

.

- depinde de natura substanţei prin care se propagă lumina, de

şi

-------------------------------------------------------------------------------------- 27

I0

I

dx

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

1.8. UMBRĂ. PenumbrăPrin umbră înţelegem o regiune în care nu pătrunde lumina (adcă

radiaţiile luminoase nu pot să ajungă din cauza unui obstacol). Dacă

radiaţiile provin dintr-un punct, ele sunt oprite de acel obstacol, creând o

porţiune întunecată numită umbră.

UMBRA este o consecinţă a faptului că lumina se propagă în linie dreaptă.

Regiunea umbrei va fi limitată de tangentele duse de la sursa

punctiformă la obstacol.

-------------------------------------------------------------------------------------- 28

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Dacă lumina provine de la o sursă mai mare, în jurul umbrei se

formează o zonă de semiumbră, numită penumbră.

Limita penumbrei va fi determinată de tangentele interioare sursei

şi obstacolului.

-------------------------------------------------------------------------------------- 29

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------PERSPECTIVA

Un nor aruncă o umbră pe sol, după cum se arată în desen. Dacă măsuraţi dimensiunile norului şi dimensiunile umbrei, veţi găsi că norul este :

a) cu mult mai mare decât umbra lui ;b) cu mult mai mic decât umbra lui ;c) cam de aceeaşi mărime cu umbra lui.

Răspuns : c)Soarele este atât de departe, încât razele de lumină de la Soare sunt

practic paralele atunci când ajung pe Pământ. Atunci, de ce par că se răspândesc, când un mănunchi de raze vine printre nori ? Pentru acelaşi motiv pentru care şinele de cale ferată par să se depărteze una de a lta, când se apropie de dv., deşi ele sunt, de fapt, perfect paralele.

CE CULOARE ARE UMBRA ?

Într-o zi de iarnă senină şi insorită, vă priviţi umbra de pe zăpadă. Observaţi că are nuanţa :

a) roşie ; b) galbenă ; c) verde ; d) albastră ; e) nici una.

Răspuns : d)

Zăpada iluminată direct de la Soare are culoarea Soarelui : galben-alb. Zăpada pe care cade umbra dv. Nu primeşte direct lumina Soarelui, dar ea este iluminată de cerul albastru. (Poate culoarea albastră a umbrelor face ca lumea să asocieze albastrul cu ceva rece).

-------------------------------------------------------------------------------------- 30

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Capitolul 2. FOTOMETEORI

Reflexia, refracţia, difractia sau interferenta razelor de lumină

ale Soarelui sau ale Lunii cu vaporii de apă cristalină contaminaţi cu

particulele de praf din atmosferă generează fenomene cu aură

aparte şi pline de mister cunoscute sub numele de FOTOMETEORI:

1. Curcubeul2. Gloria3. Haloul4. Mirajul optic5. Sclipirea stelelor6. Soarele fals7. Lumina anticrepusculară8. Lumina crepusculară9. Umbra munţilor10. Cercul lui ULLOA11. Norii irizaţi12. Flashul verde13. Aurolele14. Eclipsele

-------------------------------------------------------------------------------------- 31

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.1. CURCUBEUL

Observaţie. Dacă veţi auzi vreodată că cineva a văzut un curcubeu

pe timp de ninsoare, sau când cerul era complet senin, fiţi convinşi că

zăpada era semitopită sau cădea acea burniţă măruntă care apare uneori

în absenţa oricăror nori.

Picăturile pe care apare curcubeul se găsesc de obicei la 1-2 km

de noi. Se cunosc cazuri când curcubeul era vizibil la o distanţă de 3-4 m!

După o veche superstiţie engleză, la poalele fiecărui curcubeu

poate fi găsit un vas cu aur. Mai sunt încă şi astăzi oameni care-şi

închipuie că pot ajunge într-adevăr la poalele curcubeului şi că acolo se

vede o lumină care străluceşte într-un mod deosebit. Este absolut evident

că curcubeul nu se află într-un loc anumit, ca un obiect real. El nu este altceva decât lumina care vine dintr-o anumită direcţie.

Credinţa populară mai spune că dimineaţa, curcubeul prevesteşte ploaie, iar seara vreme frumoasă. Această credinţă nu conţine prea mult adevăr. Curcubeul este totdeauna legat de ploaie şi, în majoritatea cazurilor, ploaia continuă şi după curcubeu.

-------------------------------------------------------------------------------------- 32

Oricând ar apare curcubeul, el se formează totdeauna datorită jocului de lumină pe picăturile de apă. De obicei acestea sunt picături de ploaie, rareori – mici picături de ceaţă. Pe picăturle cele mai mici, ca acelea din care sunt compuşi norii, nu se vede curcubeul.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------ Curcubeul reprezintă un cerc complet, dar noi nu-l putem urmări până dincolo de orizont datorită faptului că nu putem vedea picăturile de ploaie care cad sub noi. S-a stabilit că dintr-un avion sau dintr-un balon se poate vedea circumferinţa întreagă a curcubeului cu umbra observatorului în centru. Aceasta este o privelişte măreaţă care a fost într-adevăr observată. (C. Flammarion, op. cit., p. 214)

Mulţi consideră că apariţia unui al doilea curcubeu deasupra primului este un fenomen neobişnuit. În realitate, curcubeul al doilea se observă aproape întotdeauna, deşi mai slab decât primul. El este concentric cu primul, având dea asemenea, drept centru punctul antisolar, însă razele sale formează cu axa care trece prin Soare şi

ochi un unghi de .

Ordinea culorilor în curcubeul al doilea este inversată faţă de ordinea

din primul; cele două curcubeie se mărginesc prin benzile lor roşii. Al

doilea curcubeu apare rareori suficient de strălucitor pentru ca să devină

vizibile arcurile sale secundare: ele sunt dispuse dincolo de banda violetă,

adică la marginea exterioară a celui de-al doilea curcubeu.

-------------------------------------------------------------------------------------- 33

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Cele „şapte culori ale curcubeului” există numai în

imaginaţie. Aceasta este o figură de stil, care s-a menţinut timp atât de

îndelungat datorită faptului că uneori noi nu vedem lucrurile aşa cum sunt

ele în realitate. De fapt, culorile curcubeului trec treptat una în cealaltă, şi

numai ochiul le uneşte în mod arbitrar în grupuri.

S-a stabilit că curcubeiele diferă sensibil unul de celălalt; chiar şi

acelaşi curcubeu poate varia în timpul cât îl observăm; vârful său poate să

difere de părţile sale inferioare. Înainte de toate, au fost observate

diferenţe mari în lărgimea totală a benzii colorate. Apoi, deşi ordinea

culorilor este totdeauna aceeaşi – roşu, portocaliu (orange), galben,

verde, albastru, indigo, violet (ROGVAIV)– lărgimea relativă a benzilor

diferitelor culori şi strălucirea lor variază în modul cel mai arbitrar posibil.

Observatori diferiti nu vor descrie totdeauna în acelaşi mod acelaşi

curcubeu.

-------------------------------------------------------------------------------------- 34

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Curcubeul este un fenomen optic şi meteorologic care se

manifestă prin apariţia pe cer a unui spectru de forma unui arc colorat

atunci cand lumina soarelui se refractă în picăturile de apă din

atmosferă.

De cele mai multe ori curcubeul se observă după ploaie, când

soarele este apropiat de orizont.

Conform unei frumoase legende arabe, curcubeul ar avea doar 4

culori, reprezentand cele 4 semne ale pamanrului (rosu-foc, galben-

pamant, verde-aer, albastru-apa). Ochii nostri percep 7 culori: rosu, oranj’

galben, verde, albastru, indigo, violet.

-------------------------------------------------------------------------------------- 35

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Simboluri şi legenede ale curcubeului

în Biblie, curcubeul reprezintă împăcarea lui Dumnezeu cu Noe după

potop; credinţa ebraică susţinând că dacă Yahve îşi lăsa de-o parte arcul şi-l

agăţa în nori, acesta era semn că i-a trecut mânia.

mitologia chineză prezintă curcubeul ca o fantă în cer, făcută de zeiţa

Nuwa, care a folosit pietre de şapte culori diferite pentru crearea acestuia. În

Tibet, curcubeul reprezintă un pod pe care sufletele ajung în cer.

pentru finlandezi şi laponi, curcubeul era arcul Zeului Tunetului, un iscusit

arcaş, a cărui săgeată era fulgerul.

în mitologia multor popoare, curcubeul este podul pe care sufletele celor

drepţi urcă spre cer.

Incaşii credeau despre curcubeu că era un dar de la Zeul Soare.

Arabii vedeau curcubeul ca pe o tapiţerie cerească ţesută de vântul ce

bătea dinspre sud.

un mit germanic susţine: curcubeul este vasul pe care l-a folosit

Dumnezeu când a creat penajul păsărilor.

pentru japonezi curcubeul este podul plutitor al cerului.

povestea malayeziană spune că un curcubeu marchează sfârşitul unei

perioade de ploi torenţiale sau una în care s-au petrecut mari nenorociri.

Tipuri de curcubee:

ScurtJosRoşuPerecheLunarProdus în cascadă

Produs în valurile marine

-------------------------------------------------------------------------------------- 36

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.2. GLORIAGloria este un fenomen atmosferic optic sub forma unor multiple inele

colorate în jurul părţii superioare a unui obiect situat între Soare şi nori sau ceaţă;

De obicei Gloria este însoţită de umbra celui ce o observă sau de umbra

avionului, dacă este observată din avion.

Gloria se formează întotdeauna în direcţia opusă Soarelui, mai jos de

orizont, cu două excepţii: răsăritul şi apusul Soarelui. Poate fi observată atunci

când te afli deasupra norilor sau a ceţii, iar Soarele luminează direct pe

observator. Fenomenul este observabil la munte, din avion sau la mare când

este ceaţă. Se formează atunci când lumina de la Soare este împrăştiată, în

direcţia opusă astrului, de picăturile de apă din atmosferă.

-------------------------------------------------------------------------------------- 37

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.3. HALOUL Haloul constituie un arc de cerc sau un cerc luminos, slab colorat

în jurul razelor Soarelui sau Lunii, format prin refracţia şi reflexia razelor

luminoase în cristalele de gheaţă foarte fine din norii Cirrostratus, rareori

în norii cirrus, cirrocumulus sau altocumulus. Halourile pot fi observate şi

pe vârfurile norilor cirrus de furtună, aceasta însă foarte rar. Toţi norii pe

care apar halourile sunt constituiţi din cristale de gheaţă mici, a căror

formă regulată determină simetria remarcabilă a acestui fenomen.

Soarele triplu sau soarele înconjurat de un inel luminos nu este

altceva decât fenomenul de halo. Fenomenul se datorează reflexiei şi

refractiei luminii în cristalele de gheaţă din atmosferă. Simetria

hexagonală a cristalelor de gheaţă face ca haloul să aibă mereu aceeaşi

dimensiune. Dacă concentraţia de cristale de gheaţă din atmosferă este

mare, atunci haloul este foarte intens şi soarele apare înconjurat de încă

2 sau 3 copii, care se numesc “câinii de pază ai soarelui”[SUNDOGS]

Ştiaţi că … ?Haloul lunii anunţă schimbarea timpului, popular i se mai spune

Luna îmbujorată.

-------------------------------------------------------------------------------------- 38

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Haloul mic este un inel strălucitor cu o rază ceva mai mare de

, în jurul Soarelui. Alte fenomene de halo au dimensiuni mult mai mari.

În afară de haloul mic , există şi alte arcuri şi pete luminoase,

fiecare cu denumirea sa, care se combină dând naştere la diverse

fenomene de halo.

Fotografiile halourilor au o mare importanţă din punct de vedere

ştiinţific. Ele se folosesc pentru măsurători precise ale unghiurilor şi

pentru determianrea intensităţii luminii.

Haloul mic apare în urma refracţiei luminii solare într-un nor de

mici cristale de gheaţă care, precum se ştie, au adeseori forma unor

prisme hexagonale.

După credinţele populare, haloul mic constituie un semn de vreme

ploioasă şi, când se spune cu cât este mai intens haloul cu atât mai repede va ploua , se presupune că tocmai haloul mic şi nu coroana

prevesteşte ploaia. Într-adevăr, deseori prezenţa norilor cirrostratus

prevestesc o scădere a presiunii atmosferice ; ploaia începe cam la 36 de

ore după apariţia haloului.

-------------------------------------------------------------------------------------- 39

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.4. Mirajul opticMirajul este generat de imaginile unor obiecte îndepărtate ce apar

sub formă simplă sau multiplă, dreaptă sau răsturnată, mărită sau redusă

în plan vertical. Se explică prin refracţia luminii prin straturi de aer cu densitati diferite. Mirajul este de două feluri:

2.4.1. MIRAJUL INFERIOR

Mirajul în general reprezintă imaginea distorsionată a unui obiect

real şi el se produce după modul în care lumina penetrează anumite

straturi de aer ce nu au aceeaşi temperatură.

Este denumit inferior deoarece imaginea văzută este în realitate

sub obiectul real, care de cele mai multe ori este cerul sau un obiect din

depărtare. El apare ca un lac sau o oază de palmieri. Acelaşi miraj îl

întâlnim de obicei pe şosea unde apare ca o pată de ulei sau de apă.

Mirajul inferior se produce în deşert deoarece nisipul se încinge,

iar aerul imediat de lângă acesta este cu cel puţin 10ºC mai cald decât cel

de deasupra lui.

2.4.2. MIRAJUL SUPERIOR

Mirajul superior se formează atunci când stratul de aer de lângă

sol este mai rece decât cel de deasupra lui. Imaginea apare deasupra

obiectului real lăsând impresia că obiectul respectiv pluteşte în aer.

Mirajele superioare pot fi văzute de regulă în zonele polare.

-------------------------------------------------------------------------------------- 40

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Când straturile de aer inferioare sunt mai reci (ex. dimineaţa, in

desert; pe marile de la latitudini mari), imaginea se vede deasupra

obiectului - miraj superior. In acest caz, daca obiectul se află sub linia

orizontului, este posibil să se vadă numai imaginea lui.

Uneori, curbarea razelor în sus produce reflexii multiple; raza se

propagă nestingherită pe drumul ei (spre deosebire de reflexia inferioară,

când raza întâlneşte în calea ei pământul) şi se observă imagini ciudate,

drepte şi răsturnate, care variază din clipă în clipă, în funcţie de distanţa

observatorului de obiect şi de distribuţia temperaturii în atmosferă. Acest

miraj este cunoscut sub denumirea de fata morgana.

-------------------------------------------------------------------------------------- 41

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

O regulă de formare a mirajului a fost prezentată de Marcel

Minneart în cartea sa „Natura luminii şi culorii în natură”. În funcţie de

diferenţa de temperatură dintre aerul la suprafaţă şi cel de la un metru,

avem:

Dacă la 1 m temperatura este cu mai puţin de 1.7 °C mai mică, nu se

formează nici un miraj.

Dacă diferenţa este în jurul a d 2.8°C se formează un miraj moderat.

 Dacă diferenţa de temperatură este mai mare de 4.4°C atunci se

formează un miraj intens.

Pentru a avea o idee despre cât de mare poate fi diferenţa de

temperatură deasupra unui drum asfaltat bătut de soare, măsurători au

indicat diferenţe de 11 până la 17 °C între suprafaţă şi la înălţimea de 1

cm de suprafaţă!

-------------------------------------------------------------------------------------- 42

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.5. SCLIPIREA STELELOR

-------------------------------------------------------------------------------------- 43

Este datorată neuniformităţii indicelui de refractie al

atmosferei, fenomen cauzat de turbulentele aerului.

Stelele sunt atât de îndepărtate încât apar pe cer ca puncte

de lumină ce par să "danseze" când traversează straturi ale

atmosferei ce au temperaturi şi/sau densităţi diferite.

Planetele sunt suficient de apropiate ca să poată apărea pe

cer ca discuri de lumină chiar dacă în unele cazuri ochiul

neajutat de instrument nu poate să perceapă acest lucru.

Spotul de lumina venit de la planete tinde să formeze o medie

relativ stabilă la traversarea atmosferei aşa încât şi imaginea

lor pare a fi stabilă.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------- 44

2.6. SOARELE FALS

Apare de regula dupa ploaie, înainte de apusul

Soarelui, sub forma unei pete strălucitoare pe nori sau pe un

ecran de particule de apă care plutesc în atmosfera.

Fenomenul este imaginea Soarelui proiectata pe acel

ecran.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.7. LUMINA ANTICREPUSCULARĂ

-------------------------------------------------------------------------------------- 45

Lumina antisolară sau anticrepusculară se poate

observa sub forma unor raze ce pornesc din punctul antisolar,

regiunea de pe cer opusă Soarelui.

Toate razele sunt paralele între ele datorită distanţei

mari la care este situat Soarele, dar efectul de perspectivă

crează impresia că ele izvorăsc dintr-un singur punct, punctul

antisolar.

Acest fenomen atmosferic optic este datorat împrăştierii

luminii ce provine de la Soare de către aerosoli, precum par-

ticule de praf sau vapori de apă.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.8. LUMINA CREPUSCULARĂ

-------------------------------------------------------------------------------------- 46

Lumina crepusculară este asemănătoare cu lumina

anticrepusculară, singura diferenţă fiind punctul de origine al

razelor, respectiv Soarele.

Lumina crepusculară este un fenomen optic mai des

întâlnit spre deosebire de razele antisolare. Iar dacă ai un cer

curat şi mult noroc poţi observa cum cele două lumini se

întâlnesc formând un semicerc complet de raze paralele ce

străbat cerul de la est la vest.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.9. UMBRA MUNŢILOR

-------------------------------------------------------------------------------------- 47

Apare imediat după răsăritul Soarelui sau înainte de

apus, în chip de imagine fantastică, întunecată, ce se îndreaptă

cu repeziciune spre noi atunci când soarele se ridică pe boltă.

Viteza fenomenului este destul de mare şi se poate observa

datorită umbrei muntilor peste ecranul de ceaţă din vale.

Imaginea de o frumuseţe ieşită din comun, arată cum, la

apusul soarelul, razele de lumină    “dublează” peisajul de pe

Caraiman, pe nori. Salvamontistii din zonă susţin că astfel de

imagini sunt extrem de rare şi pot fi văzute mai ales când

muntele este acoperit de ceaţă sau nori.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.10. CERCUL LUI ULLOA

-------------------------------------------------------------------------------------- 48

Cercul lui Ulloa ii

apare alpinistului ajuns

dupa răsăritul soarelui pe

creasta unui munte şi care,

privind spre apus în ceaţa

care se risipeşte, îşi vede

imaginea înconjurată de trei

cercuri viu colorate şi pe un

al patrulea, mai mare şi mai

albicios.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.11. NORII IRIZAŢI

-------------------------------------------------------------------------------------- 49

Difractia luminii pe straturi subtiri şi uniforme de nori

încărcaţi cu vapori de apă sau cristale fine de gheaţă poate

provoca nori irizati.În prezenţa lunii sau a soarelui, când lumina lor trece prin

această barieră fină de nori, apar zone circulare luminoase sau

benzi colorate în diverse nuanţe.

Spre deosebire de curcubee şi coroane, iridiscenţele nu au

o formă sau un model specific. Pot fi văzute oriunde pe glob, tot

timpul anului, dar apariţia lor este foarte rară.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.12. FLASHUL VERDE

-------------------------------------------------------------------------------------- 50

Este cel mai bine văzut la latitudini mari pe un orizont plan,

cum ar fi oceanul. Cu toate că flashul verde poate fi văzut tot timpul

anului, este totuşi foarte rar. Cel mai lung flash verde înregistrat a

fost de 35 de minute, dar pot fi şi de câteva secunde.

Atmosfera poate fi considerată ca fiind formată dintr-o

mulţime de straturi de densitate din ce în ce mai mică (de la pământ

spre straturile superioare) astfel încât lumina suferă, la trecerea de

suprafeţele de separaţie, refracţii.

O rază monocromatică va fi curbată de aceste refracţii

succesive, dând ceea ce numim refracţie astronomică. La orizont ea

ajunge la niţel mai mult de 1/2 de grad, adică cam cât diametrul

unghiular al Soarelui. Asta face ca, atunci când vedem Soarele

atingând cu marginea inferioară a discului orizontul, el să fi apus

deja complet, de fapt.

Lumina albă de la Soare refractându-se pe atmosferă suferă

şi dispersie şi împrăştiere. Dispersia face ca marginea de sus a

discului să apară verde iar marginea inferioară, roşie (lumina

albastră e în mare măsură împrăştiată).

Astfel, atunci când Soarele a apus deja coborând la aproape

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.13. AURORA BOREALĂSoarele emite un flux de particule încărcate, care constituie vântul

solar. El interacţionează cu câmpul magnetic terestru şi astfel particulele

încărcate sunt orientate (pe traiectorii spirale în jurul liniilor de câmp

magnetic) spre poli.

La intrarea în atmosferă, vântul solar produce excitarea atomilor de

azot şi oxigen care, prin dezexcitare, emit radiaţie percepută de noi ca

auroră. Funcţie de tipul / energia particulelor incidente, aurora poate fi

mai mult sau mai puţin luminoasă şi divers colorată. Mişcarea aurorei,

când se produce, se datorează faptului că vântul solar ajunge treptat în

diferite zone ale atmosferei, funcţie de presiunea sa.

Aurorele sunt mai dese şi mai luminoase în perioade de activitate

solară mare.

-------------------------------------------------------------------------------------- 51

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

La temperatura înaltă din Soare, materia este ionizată, adică

mulți dintre electroni au prea multă energie pentru a fi captați de nucleele

atomice. Astfel materia există într-o stare numită plasmă, un ocean de

particule încărcate electric. Mișcarea acestor particule produce un câmp

magnetic foarte puternic care influențează Soarele în toate modurile

posibile.

Soarele  emite continuu în spațiu particulele incărcate electric

(electroni și protoni). Această emisie de particule elementare a primit

numele de  vânt solar. Vântul solar se deplasează dinspre Soare înspre

sistemul solar și intreacționează cu toate planetele. Viteza acestuia la

ecuator este de  400 km/s iar părțile mai active ating și 750 km/s.

Numărul total de particule emise de Soare prin vântul solar este de

1,3x1031 în fiecare secundă. Aceasta înseamnă că în fiecare oră Soarele

pierde 6,7 miliarde de tone de materie.

Particulele încărcate electric nu pot trece de câmpul magnetic al

Soarelui cu ușurință. Astfel vântul solar este reglat de câmpul magnetic.

-------------------------------------------------------------------------------------- 52

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

2.14.

-------------------------------------------------------------------------------------- 53

Eclipsa (din greaca veche εκλειψης ekleipsis: dispariţie, abandon) este un eveniment astronomic care are loc atunci când un corp ceresc trece prin umbra altuia si deci este lipsit de lumina soarelui.In functie de modul in care sunt aliniate Soarele, Pamantul si Luna, eclipsele pot fi: de Luna (daca Pamantul este situat intre Soare si Luna) si de Soare (daca Luna se afla intre Soare si Pamant.)

Eclipsele de Luna totale - cand Luna intra in intregime in conul de umbra al Pamantului. partiale - cand Luna intra numai in parte in conul de umbra al

Pamantului.Eclipsele de Soare partiale - cand discul Lunii acopera partial discul Soarelui. totale – cand discul Lunii in intregime discul solar inelare - cand discul lunar acopera numai regiunea centrala a discului

solar.

Foto: Nelu Fănăţan, 16.06.2011, Baia Mare

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------- 54

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------- 55

FAZELE ECLIPSEI TOTALE DE SOARE

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------- 56

O frumoasă legendă povesteşte că Soarele şi Luna ar fi

întruchiparea unor tineri foarte frumoşi care se iubeau nespus. Povestea

lor de dragoste însă nu s-a putut împlini niciodată. Exista o mare

piedică în calea fericirii lor: eru fraţi. Cerul i-a blestemat ducându-i în

cele două capete ale pământului pentru ca niciodată să nu-şi mai vadă

faţa unul altuia. De atunci Soarele arde ziua întreagă de dorul Lunii, iar

Luna străluceşte noaptea gândindu-se la mândrul ei Soare. Şi pentru ca

să le mângâie sufletele i-a dăruit Soarelui curcubeul şi Lunii puzderie de

stele. Nu s-au mângâiat însă; şi atunci i s-a făcut Cerului milă de ei şi

le-a îngăduit să se apropie uneori unul de altul şi să-şi privească faţa. Şi

a numit apropierea lor ECLIPSA.

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

ŞTIAŢI CĂ …?1. Propagarea în linie dreaptă a luminii este o aproximaţie. Lumina (şi

orice undă electromagnetică, în general) are un caracter ondulator.

2. Difracţia apare ca fenomen normal, propagarea în linie dreaptă

fiind un caz particular de propagare.

3. Înţelegerea corectă a fenomenelor presupune de multe ori

depăşirea impresiilor şi observaţiilor directe, care pot fi încadrate în

termenul de “experienţă omenească” sau “bun simţ experimental”.

Realitatea este ceva mai complexă decât pare la prima vedere.

Putem spune astfel că, conceptul de rază de lumină este utilizabil în

mod aproximativ ca într-un model simplificator pentru descrierea

fenomenelor de propagare a ei, la fel cum conceptual de punct

material este utilizabil în mecanică ca un model de primă aproximaţie.

4. Orice corp la o temperatură mai mare de 0 K emite un spectru larg

de radiaţie electromagnetică.

5. Soarele este principala sursă de radiaţie pentru Pământ.

6. Flacăra este o recţie chimică (cu miltă degajare de energie) între

două substanţe dintre care una arde (carburant) şi cealaltă

întreţine arderea (corburant). Flacăra unei lumânăricorespunde

reacţiei de ardere a carbonului în oxygen (din aer) cu formare de

CO2. Orice corp incandescent arde, dar flacăra apare doar dacă

corpul este volatile sau dacă este gazos. Gazul sau vaporii

incandescenţi formează flacăra. Luminozitatea flăcării se datoreşte

particulelor de cărbune aduse la incandescenţă, temperature lor

fiind în jur de 1800 0C.

-------------------------------------------------------------------------------------- 57

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

7. Becul electric este cea mai folosită sursă de iluminat. Becul electric

cu incandescenţă este construit dintr-un balon de sticlă în care se

face vid sau se introduce un gaz inert. Corpul incandescent este

un filament de wolfram încălzit cu ajutorul curentului electric la o

temperatură de 2500…3000 0C. Energia electrică consumată de

bec se repartizează în trei procese: a) radiaţie luminoasă ( 12%),

b) radiaţie termică ( 74%), c) pierderi prin conducţie termică (

14%).

8. “Este primejdios să te adăposteşti sub un copac în timpul unei

furtuni cu trăznete. Aceasta a fost fatal pentru mulţi oameni sau

multe animale. Este mai sigur să fii în camp deschis …. Când

hainele sunt ude şi o descărcare în drumul ei spre pământ va lovi

capul, ea poate să se scurgă pea pa de la suprafaţa capului, dar

dacă hainele sunt uscate, fulgerul va trece prin corp deoarece

sângele şi alte organe conţin atât de multă apă încât sunt mult mai

buni conductori.” [ Benjamin Franklin ]

-------------------------------------------------------------------------------------- 58

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

9. Vorbim despre ceaţă atunci când obiectele nu pot fi distinse la

distanţe mai mari de 1 km. Dacă însă ele rămân vizibile la o

distanţă de până la 2 km, vorbim despre pîclă.

10. Luna nu emite lumină. Cum explicaţi că vedem Luna ? (Luna reflectă

lumina primită de la Soare).

11. . Intunericul nu există.- Intunericul există?

- Bineînţeles!

- Vă înşelaţi, ... Întunericul nu există. Ceea ce există de fapt este

doar absenţa luminii. Lumina poate fi studiată, întunericul nu. Nici

nu poate fi fracţionat întunericul, lumina da. O simplă rază de

lumină alungă întunericul de pe suprafaţa pe care ajunge raza de

lumină. Întunericul este un termen inventat de oameni pentru a

descrie ce se întâmplă când nu avem lumină.(Dialog între studentul Albert Einstein şi profesorul său).

12. Când stelele sclipesc noaptea pe cer, sclipesc şi planetele?

a. da, sclipesc

b. nu, numai stelele sclipesc

R: Sclipirea este rezultatul variaţiilor de densitate a aerului din atmosfera Pământului. Aceste variaţii sunt evidente ziua, când observăm

pâlpâirea obiectelor prin straturile încălzite ale aerului de deasupra unei

suprafeţe fierbinţi.

Orice sursă de lumină aflată la distanţă va pâlpâi, dacă o separă

de observator destul aer cu curenţi, ce fac neîncetat vârtejuri. Această

mişcare în straturile turbulente ale atmosferei deviază direcţia după care

priviţi.

-------------------------------------------------------------------------------------- 59

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

BIBLIOGRAFIE

1. Mircea-Mihail Popovici, Fenomene termice, Ed. Nemira, 1995,

Bucureşti

2. Doina Turcitu (coord.), Fizică – manual pt clasa a X-a, Ed.

Radical, 2005, Craiova

3. Panaiotu L. (coord.), Fizică – manual experimental pt clasa a

XII-a, Ed. didactică şi pedagogică, 1980, Bucureşti

4. Vasile Fălie, Rodica Mihalache, Fizică – manual pt clasa a XI-a, Ed. didactică şi pedagogică, 2004, Bucureşti

5. Armand Popescu (coord.), Fizică – manual pt clasa a IX-a, Ed.

Petrion, 2004, Bucureşti

6. Corinne Stockley (coord.), Dicţionar ilustrat de fizică, Ed. Aquila

’93, 2002, Oradea

7. D. Ciobotaru (coord.), Fizică – manual pt clasa a XII-a, Ed.

didactică şi pedagogică, 1996, Bucureşti

8. Didona Niculescu, Fizică – Sinteze şi complemente, Ed.

Naţional, 2009, Bucureşti

9. Mariana Ivan, Florentina Brandibur, Evaluare şi testare, Ed.

Aramis, 2000, Bucureşti

10. Lewis Carroll Epstein, Gândiţi Fizica!, Ed. All Educational,

2004, Bucureşti

11. Anatolie Hristev (coord.), Probleme de fizică pentru clasele IX-X, Ed. didactică şi pedagogică, 1983, Bucureşti

12. Anatolie Hristev, Probleme de termodinamică, fizică

-------------------------------------------------------------------------------------- 60

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

moleculară şi căldură, Ed. Tehnică, 1988, Bucureşti

13. Mihai Popescu (coord.), FIZICĂ XII, Ed. LVS Crepuscul, 2007,

Poieşti

14. Gh. Moisil (coord.), Fizică – manual pentru şcoli profesionale şi

complementare, Ed. D. P., 1996, Bucureşti

15. E. Dobre (coord.), Fizică – manual pt clasa a XI-a, Ed.

didactică şi pedagogică, 1979, Bucureşti

16. E. Toader, V. Spulber, Optică pentru tehnicieni, Ed. Tehnică,

Bucureşti, 1985

17. Ministerul Metalurgiei şi industriei chimice, Căldura şi aplicaţiile ei, Ed. Tehnică, 1951

18. Richard P. Feynman, Şase lecţii uşoare, Ed. Humanitas,

Bucureşti, 2007

19. M. Minnaert, Lumina şi culoarea în natură, Ed. Ştiinţifică, 1962

20. I. Negrescu, Din secretele luminii, 1964

21. Iosif Goldhaar, Lumina neagră, Ed. Ştiinţifică, 1965

22. C. Popovici, Lumina rece, Ed. Ştiinţifică, 1964

23. Manda Dumitru, Legătura fizicii cu viaţa, Editura Didactică şi

Pedagogică, 1974

-------------------------------------------------------------------------------------- 61

FOTOMETEORI ------------------------------------------------------------------------------------------

Nr. crt. Nr. cap. Denumire capitol Pg.

1. Introducere 22. Lumina …în viziunea altora 53. 1 NOŢIUNI TEORETICE DE BAZĂ 104. 1.1. Natura electromagnetică a luminii 105. 1.2 Principiile opticii geometrice 146. 1.3. Reflexia luminii 177. 1.4. Refracţia luminii 198. 1.5. Reflexia totală 209. 1.6. Dispersia luminii 2510. 1.7. Absorbţia luminii 2711. 1.8. Umbra. Penumbra 2812. 2 FOTOMETEORI 3113. 2.1. Cucubeul 3214. 2.2. Gloria 3715. 2.3. Haloul 3816. 2.4. Mirajul optic 4017. 2.5. Sclipirea stelelor 4318. 2.6. Soarele fals 4419. 2.7. Lumina anticrepusculară 4520. 2.8. Lumina crepusculară 4621. 2.9. Umbra munţilor 4722. 2.10. Cercul lui Ulloa 4823. 2.11. Norii irizaţi 4924. 2.12. Flashul verde 5025. 2.13. Aurora boreală 5126. 2.14. Eclipsele 5327. Ştiaţi că …? 5728. Bibliografie 6029. Cuprins 62

CUPRINS

-------------------------------------------------------------------------------------- 62