Оптические загадки атмосферы Интерференция, дифракция, рассеяние и преломление света в атмосфере Курин Владислав Викторович, Институт Физики Микроструктур. - презентация

1 Оптические загадки атмосферы Интерференция, дифракция, рассеяние и преломление света в атмосфере Курин Владислав Викторович, Институт Физики Микроструктур РАН, Нижний Новгород

2 Речь пойдет о физическом объяснении таких явлений «Лучи» и тени Рефракционные явления - миражи Радуга и другие эффекты рассеяния на каплях воды Гало – рассеяние на кристаллах льда Ложные солнца Использованы фотографии с сайтов

3 «Лучи» и тени.

4

5

6

7 Сумеречные «лучи»

8 Лунные «лучи»

9 Образование «лучей» и перспектива Объясняется в рамках геометрической оптики

10 Дифракция и геометрическая оптика Параметр Френеля Геометрическая оптика Дифракция

11 Соотношение между геометрической и волновой картиной Волна Лучи – нормали к волновым фронтам Фаза Волновой фронт-поверхность x y z x z

12 Миражи (mirror image) mirage Миражи с двумя изображенями –Нижний мираж (перевернутое изображение под прямым) –Верхний мираж (перевернутое над прямым) Мираж с тремя изображениями (перевернутое между 2 прямыми) Фата-Моргана –чередование искаженных прямых и перевернутых изображений (Фея Моргана, героиня легенд о короле Артуре, живет на морском дне и обманывает путешественников призрачными видениями)

13 Явления обусловленные преломлением света неоднородно нагретой атмосферой Неоднородная атмосфера действует как линза, отклоняя лучи в большие n Понижение температуры y x Миражи Показатель преломления n

14 Нижние миражи

15

16 Space Shuttle Columbia in the Mirage

17 Закатный мираж

18 Закат «Этрусская ваза»- sunset

19

20 Моделирование

21 Ход лучей при миражах

22 Ход лучей при наличии инверсионного слоя Волноводное распространение из-за полного внутреннего отражения

23 Оптический атмосферный волновод Высота x Температура

24

25 Уплощенное солнце-верхний мираж

26 Двойной закат

27 Зеленый луч на побережье Орегона

28 Последовательные фазы заката

29 Mock mirage simulation Weak inversionDucted mirage

30 Зеленый луч-green flash

31 Загоризонтные видение и волноводное распространение

32

33 Миражи- «фата-моргана»- несколько инверсионных слоев Описаны случаи видения на несколько сотен километров

34 Фата-моргана у берегов Норвегии

35 Дифракция или рассеяние света на каплях воды Радуга Корона или венцы Сияние Переливчатость, игра цветов Теория радуги: Геометрооптический подход: Р. Декарт, 1637 Волновой подход: Эйри, 1836 Теория короны: Фраунгофер,

36 Типичная радуга

37

38 Еще одна

39

40 Ход лучей в капле d>> Прицельный параметр Угол рассеяния

41 Зависимость угла рассеяния от прицельного параметра Лучи 2-го порядка Лучи 1-го порядка Существуют предельные углы рассеяния!!!

42 В приближении ГО интенсивность света в экстремальных направлениях бесконечна Свет из трубки попадает в угол но в экстремуме

43 Зависимость интенсивности от угла в приближении ГО I Радуга 2-го порядка Радуга 1-го порядка Темная полоса Александра Каустика

44 Распределение интенсивности от угла вблизи каустики при учете конечности I Каустика 0 Свет Тень ГО Функция Эйри

45 Волновой фронт вблизи предельного угла

46 Показатель преломления зависит от длины волны! I Каустика синего 0 Свет Тень Каустика красного Главная радуга Побочные радуги

47 Вид побочных дифракционных радуг

48 Побочные радуги 2-го порядка

49

50 Отраженная радуга

51 Двойная радуга – до сих пор не имеет общепринятого объяснения

52 Туманная радуга – радуга от маленьких капель

53 Лунная туманная радуга

54 Зависимость от размера капель

55 Корона-рассеяние вперед на маленьких каплях

56 Образование короны. Картина волновых фронтов

57

58 Переливчатые облака

59 Сияние - рассеяние близкое к обратному

60 Сияние в туманном лесу

61 Сияние в горах

62 Дифракция света на больших каплях a=1mm

63 Дифракция света на маленьких каплях a=20 m

64 Рассеяние на кристаллах льда. Гало. Кристаллы льда Призмы Пластинки

65 Часто наблюдаемые гало. Схема Зенитальная арка Верхняя касательная арка 22 гало Нижняя касательная арка Паргелии. Ложные солнца -Sundogs Паргелический круг.

66 Зенитальная арка

67 Касательные арки Синий и красный лучи образуют верхнюю и нижнюю касательные арки

68 22 круговое гало

69 Формирование 22 гало

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85 Sundogs-схема 22 гало от ориентированных гексагональных пластин

86 Sundogs

87 Это все. Спасибо.