Argument

In lucrarea de fata se face o incercare de a sistematiza unele fenomene optice in

atmosfera terestra, de a explica aceste fenomene de altfel la un nivel destul de elementar.

Au fost studiate si explicate aceste fenomene optice din atmosfera mai bine si mai

putin cunoscute in partile noastre, cum ar fi: rasaritul si apusul soarelui, mirajele, curcubeul ,

halo, aurora boreala. Natura ne ofera o multime de spectacole uimitoare, de la cascade uriase,

pana la ghetari care se rup periodic sau maree. Un bun exemplu ar fi curcubeul, cel mai

frumos fenomen din atmosferă ce a impresionat omenirea din toate timpurile, fiind considerat

un "semn ceresc" care aduce binele, pacea si prosperitatea.

Consider cunostintele obtinute pe parcursul lucrului asupra proiectului imi va permite sa

le explic oamenilor de orice varsta curiozitatile acestei frumoase si miraculoase fenomene ale

naturii.

1

Istoria Opticii

Optica este o ramură a fizicii care studiază proprietățile si natura luminii, modul de

producere a acesteia, si legile propagării și interacțiunii luminii cu substanța.

Istoria opticii face parte din istoria științei și reprezintă evoluția studiului

fenomenelor luminoase, ale cărei origini sunt plasate in antichitate și se continuă și în zilele

noastre.

Fenomenele luminoase au fost observate şi cercetate din timpurile cele mai vechi.  

Filozofi greci se preocupau cu explicarea vederii; unii dintre ei considerau că obiectele se văd

datorită razelor vizuale care pornesc din ochi. Abia în secolul XI Alhazen stabileşte anatomia

ochiului, arătând că lumina intră şi nu pleacă din ochi.

       Preocuparea oamenilor de a stabili natura luminii datează încă din antichitate . Euclid a

publicat o carte intitulată "Optica" în care publicat multe din teoriile speculative din aceea

vreme privind natura luminii .

Aristotel a dat o prima explicatie a curcubeului : ‘Amestecarea in nor a culorilor inchise

cu cele deschise’.Spre sfarsitul sec. XII-lea Aristotel a inventat ochelari .

Leonardo da Vinci (1452 - 1519) este unul dintre primii savanți care au afirmat că

lumina ar putea fi un fenomen ondulatoriu, comparând răsfrângerea luminii cu ecourile, adică

cu reflectarea undelor sonore.

In 1615 au aparut primele microscoape.

In 1666, Isaac Newton (1643 - 1727) descoperă dispersia luminii prin prismă, reușind să

descompună lumina în culorile componente și astfel a demonstrat că lumina albă este formată

din radiații colorate. De asemenea, Newton aduce îmbunătățiri telescopului prin care este

eliminată aberația cromatică.

Optica se grupează pe trei mari sectiuni importante:

2

1. Optica geometrică în care legile propagării luminii și formarea imaginilor optice

sunt studiate făcându-se abstracție de natura luminii. Fenomene specifice sunt reflexia

luminii, refracția luminii.

2. Optica ondulatorie în care fenomene ca difracția, interferența și polarizarea

luminii sunt explicate prin considerentul că lumina este un fenomen de natură ondulatorie,

mai concret o undă electromagnetică.

3. Optica fotonică în care sunt studiate efectul fotoelectric și alte efecte care scot în

evidență aspectul corpuscular, fotonic al undelor electromagnetice.

Fenomenele optice pot fi:

Reflexia luminii

Refractia luminii

Curcubeul

Aurora polara: boreala si australa

Electroiluminescenta

Haloul

Mirajul

Iluzia optica

Umbra

Scanteia verde a soarelui

( Aurora boreala vazuta dintr-un satelit )

1. REFLEXIA LUMINII

3

Este fenomenul de schimbare a direcției de propagare a  luminii  la suprafața de separare

a două medii, lumina întorcându-se în mediul din care a venit. Apare la suprafața de separare

intre două medii optice.

Reflexia dirijată (regulată) este reflexia pe o suprafaţă de separaţie netedă (razele de

lumină incidente paralele sunt reflectate aşa încât razele reflectate sunt şi ele paralele).

(Figure 1).

Reflexia difuză (neregulată) este reflexia pe o suprafaţă de separaţie neregulată

(razele de lumină incidente paralele sunt reflectate în toate direcţiile).

2. REFRACTIA LUMINII

4

  Este schimbarea direcției de propagare a unei unde din cauza schimbării vitezei de

propagare, la interfața dintre două medii sau la gradientul local al proprietăților mediului în

care se propagă. Cel mai ușor de observat exemplu este în cazul luminii, atunci când aceasta

trece dintr-un mediu transparent (aer, apă, sticlă etc.) în altul. Totuși fenomenul se petrece cu

toate undele, inclusiv cu cele sonore.(figura 2).

Figura 2. Refractia luminii

3. CURCUBEUL

5

Curcubeul este un fenomen optic și meteorologic care se manifestă prin apariția pe cer a

unui spectru de forma unui arc colorat atunci când 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. Centrul curcubeului este în partea opusă soarelui față de observator.

Trecerea de la o culoare la alta se face continuu, dar în mod tradițional curcubeul este descris

ca având un anumit număr de culori; acest număr diferă de la o cultură la alta, de exemplu în

tradiția românească secvența culorilor este adesea prezentată astfel: roșu, portocaliu (oranj),

galben, verde, albastru, indigo și violet, și memorată sub forma acronimului ROGVAIV.

Ordinea culorilor este de la roșu în exteriorul arcului la violet în interior. În condiții de

vizibilitate bună uneori se poate observa și un curcubeu mai slab, concentric cu primul, ceva

mai mare și cu ordinea culorilor inversată. Teoretic există nu numai acest curcubeu secundar,

ci o infinitate de ordine superioare, dar practic cu ochiul liber au fost observate doar primele

patru; al treilea și al patrulea sunt și mai slabe și se află de aceeași parte cu soarele, ceea ce

îngreunează mult observarea. Curcubeu în Bucureşti, România Același fenomen are loc și în

alte condiții, de exemplu cu lumina lunii (sau orice altă sursă de lumină) în loc de soare, cu

picături de apă provenite de la spargerea valurilor, fântâni arteziene, cascade, stropitori, cu

alte lichide în loc de apă ori cu obiecte solide și transparente (sticlă, polistiren) în formă

sferică

Figura 3. Curcubeul

4. AURORA POLARA

6

 Aurora polară este un fenomen optic ce constă într-o strălucire intensă observată pe

cerul nocturn în regiunile din proximitateazonelor polare, ca rezultat al impactului particulelor

de vânt solar în câmpul magnetic terestru. Când apare în emisfera nordică, fenomenul e

cunoscut sub numele de aurora boreală, termen folosit inițial de Galileo Galilei, cu referire la

zeița romană a zorilor,Aurora, și la titanul care reprezenta vânturile, Boreas. Apare în mod

normal în intervalele septembrie- octombrie și martie-aprilie. În emisfera sudică, fenomenul

poartă numele de auroră australă, după James Cook, o referință directă la faptul că apare în

sud. Fenomenul nu este exclusiv terestru, fiind observat și pe alte planete din sistemul solar,

precum Jupiter, Saturn, Marte și Venus. Totodată, fenomenul este de origine naturală, deși

poate fi reprodus artificial prin explozii nucleare sau în laborator.

Figura 4. Aurora polara

7

5. ELECTROLUMINESCENTA

Electroluminiscența este un fenomen optic și electric, în care un material emite lumină ca

răspuns la un curent electric care trece prin el, sau de la un câmp electric puternic. Acest lucru

este diferit de emisia de lumină care rezultă din căldură (metale incandescente), din reacții

chimice (chimioluminiscență), ca efect de sunet (sonoluminiscență), sau din alte acțiuni

mecanice (mecanoluminiscență). Efectul de electroluminiscență a fost descoperit în 1936 de

către cercetătorul Georges Destriau, în laboratorul fizicienei atomiste Marie Curie.

Descoperirea a fost dezvoltată în anii următori până la un produs de serie, o folie

luminiscentă. În 1962 a fost descoperită dioda electroluminiscentă, LED, un produs

semiconductor care emite lumină dacă i se aplică tensiune electrică.

Figura 4. Electroiluminescenta

8

6. HALOUL

Haloul este un inel luminos, multicolor, care poate apărea pe bolta cerească în jurul

Soarelui sau al Lunii în condiții atmosferice propice. Apare din cauza reflexiei sau refracției

luminii în cristale de gheață care sunt prezente la nori de mare altitudine. Fenomenul halo

(cunoscut si ca nimb sau aureola) reprezinta un grup de fenomene optice sau luminoase, care

se formeaza in rezultatul refractiei si reflectiei razelor solare in cristalele hexagonale de

gheata, care se contin in norii cirostratus la inaltimea de 7-12 km, unde temperatura este de -

30 de grade. Multe sunt aproape de soare sau luna, dar altele sunt in alta parte si chiar in

partea opusa a cerului. Ele se pot forma, de asemenea, in jurul luminii artificiale, in vreme

foarte rece, atunci cand cristalele de gheata numite "praf de diamant" plutesc in aerul din

apropiere. "Toata apa este inghetata, adica sub forma de cristale hexagonale de gheata. Si

atunci cand turbulenta este puternica, dar turbulenta poate fi atunci cand este foarte cald,

hexagoanele acestea se misca haotic si atunci razele solare nimeresc sub unghiuri diferite.

Astfel apare fenomenul optic de halou" (Ilie Boian pentru BBC).

Figura 5. Haloul

9

7. MIRAJUL

Un miraj (sau o Fata Morgana) este un fenomen optic datorat devierii razelor de lumină

la trecerea printr-un mediu neomogen, în particular prin straturi de aer aflate la temperaturi

diferite. Cuvântul provine din francezul mirage, care la rândul său provine din latinul mirare,

care înseamnă "a părea".

Mirajele nu sunt simple iluzii optice, cum crede lumea, ci fenomene atmosferice care

proiectează obiecte false sau apă, mai degrabă decât imagini colorate cum ar fi curcubeiele.

Cel mai obişnuit miraj este apariţia apei în depărtare, pe o autostradă, într-o zi însorită, sau în

deşert. Mirajele sunt imagini false, sau reflexii ale obiectelor în apropierea orizontului.

Mirajele se formează când lumina este refractată şi curbată în momentul în care trece prin

straturi de aer de densităţi diferite. Acest fenomen poate avea loc când aerul de lângă sol este

mai cald decât cel de deasupra, cu un gradient constant. Mirajele se pot forma şi noaptea,

producând imagini incredibile.

Explicatia stiintifica Densitatea aerului cald este mai mică decât a celui rece. Razele de

lumină parcurg mai intâi straturile mai reci de aer, apoi vin în contact, sub un unghi de

incidență relativ mic, cu păturile de aer mai calde și sunt astfel dispersate până la obținerea

reflexiei totale.

Figura 6. Mirajul

10

8. ILUZIA OPTICA

Iluzia optică (sau iluzia vizuală) reprezintă perceperea unei imagini care conduce la o

estimare eronată a realității. Iluziile optice sunt studiate de psihologia percepției.

Iluziile fiziologice sunt un fel de imagini remanente datorate unor puternice,

contrastante alternanțe de luminozitate, de culoare, de mișcare etc. care produc o puternică

stimulare a zonei optice cerebrale

Iluziile cognitive apar la interacțiunea diverselor idei predefinite privind lumea

exterioară și care conduc la așa-numita "deducție inconștientă". Sunt cele mai interesante și

mai bine cunoscute. Nu au o cauză fiziologică, acționează la nivelul interpretării vizuale, al

ipotezelor preconcepute. Au fost studiate în secolul al XIX-lea de către Hermann Helmholtz.

Iluziile cognitive se împart în:

Iluzii de ambiguitate: Imaginile obiectelor suferă schimbări semnificative de aspect.

Putem admite mai multe interpretări ale imaginii: "cubul lui Necker", "vaza lui Rubin"

Iluzii de distorsionare: "peretele de cafenea", "iluzia Müller-Lyer".

Iluzii paradoxale: "triunghiul Penrose", "scările imposibile", "cascada".

Iluzii fictive: produse de halucinații.

Figura 7. Iluzia optica

11

9. UMBRA

 Umbra este o zonă în care lumina directă, generată de o sursă de lumină, nu poate

ajunge datorită împiedicării trasmiterii acesteia prin existența unui obiect opac între sursa de

lumină și zona umbrei. Umbra este o proiecție bidimensională a obiectului opac interpus,

reproducând cu o oarecare precizie silueta corpului tridimensional. Precizia siluetei depinde

de mai multor factori, dar în primul rând de unghiul sub care se găsește suprafața pe care este

proiectată umbra față de bisectoarea conului unghiului solid al difuzării luminii. Un obiect

astronomic creează o umbră vizibilă de dimensiuni mari pe suprafață planetei noastre, atunci

cândmagnitudinea aparentă a corpului ceresc este egală sau mai mică decât - 4. Un astfel de

caz de umbră se produce în timpul fenomenului astronomic cunoscut ca eclipsă. Actualmente

singurele corpuri cerești capabile de a produce umbre semnificative pe Pământ sunt Soarele,

Luna și, în anumite condiții, planeta Venus.

Figura 8. Umbra

12

10. SCANTEIA VERDE A SOARELUI

Acest fenomen optic rar apare imediat după apusul Soarelui sau înainte de răsărit.

Atunci, o zonă verde apare chiar deasupra Soarelui. Chiar Jules Verne a popularizat acest

fenomen în cartea sa „Le rayon vert”. Acest fenomen poate fi văzut de la o mică altitudine,

atunci când orizontul nu este blocat vizual. Intensitatea flash-ului verde depinde de

vizibilitate, şi este cel mai bine văzut pe un orizont plan. Oceanul este un loc perfect pentru a-l

observa. Și vârfurile de munte sunt foarte bune puncte de observare ale acestor scânteieri

verzi. Se pare că ele provin de la refracția luminii în atmosferă. Rămâne, totuși, întrebarea: de

ce această lumină verde apare doar într-o parte a Soarelui, luând în calcul mărimea acestuia?

Cu toate că flash-ul verde poate fi văzut tot timpul anului, este totuşi un fenomen foarte rar.

Un fenomen similar este flash-ul roșu, care apare atunci când marginea de jos a Soarelui iese

dintr-un nor la orizont.

Figura 9. Scanteia verde a soarelui

13

11. STUDIU DE CAZ

DEMONII DIN PAASSELKA

Demonii Paasselkä este un fenomen luminos care apare la Lacul Paasselkä, Finlanda,

la mlaștină și la zona de pădure, aflate în imediata vecinătate.

Paasselkä este un lac format într-un crater de impact meteoritic. Există o anomalie

magnetică în centrul lacului.

Acest fenomen este descris ca o lumină ce are forma unei bile care se mișcă la viteze

diferite, sau este complet în repaus, și, uneori, există mai multe sfere. Fenomenul este

cunoscut de o lungă perioadă de timp, el a fost consemnat pentru prima dată în scris în secolul

al VIII-lea, dar a fost acolo "întotdeauna", și face parte din poveștile populare locale, care i-au

dat numele de "demoni". Localnicii au crezut că sferele strălucitoare au fost create de ființe

malefice. Astfel, în zilele noastre luminile sunt ocazional observate, acestea au fost filmate și

fotografiate. Acest fenomen a fost făcut celebru de o carte a lui Sulo Strömberg, din 2006, ce

conține povești despre acest fenomen.

Figura 10. Demonii din Paasselka

Acest fenomen este descris ca o lumină ce are forma unei bile care se mișcă la viteze diferite,

sau este complet în repaus, și, uneori, există mai multe sfere. Fenomenul este cunoscut de o

lungă perioadă de timp, el a fost consemnat pentru prima dată în scris în secolul al VIII-lea,

14

dar a fost acolo "întotdeauna", și face parte din poveștile populare locale, care i-au dat numele

de "demoni". Localnicii au crezut că sferele strălucitoare au fost create de ființe malefice.

Astfel, în zilele noastre luminile sunt ocazional observate, acestea au fost filmate și

fotografiate. Acest fenomen a fost făcut celebru de o carte a lui Sulo Strömberg, din 2006, ce

conține povești despre acest fenomen.

Expertii au sugerat ca la adancime sub suprafata lacului este craterul Paasselkä , o ramasita a

impactului ce a avut loc cu un meteorit. Investigatiilor geologice efectuate în 1999 au

demonstrat ca - acesta imensa depresia este rezultatul unui impact cu un meteorit mare, care a

avut loc in urma cu 229.

Lacul Paasselkä are o forma regulata a unui cerc, adâncimea lacului este estimat a fi de 75 m.

Figura 11. Demonii din Paasselka

15

Bibliografie

www.paranormalne.p www.wondermondo.com www.wondermondo.com http://ro.wikipedia.org/wiki/Iluzie_optic%C4%83 http://ro.wikipedia.org/wiki/Categorie:Fenomene_optice http://www.slideshare.net/cata1993/fenomene-optice

16