tęcza, gloria i widmo brockenu
TRANSCRIPT
![Page 1: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/1.jpg)
Tęcza, gloria i widmo Brockenu
Karol Życzkowski
(Instytut Fizyki UJ)
Noc naukowców, 24 IX 2010
![Page 2: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/2.jpg)
Zjawiska optyki atmosferycznej
![Page 3: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/3.jpg)
efekty zalamania światła i
jego rozszczepienia na
kroplach wody...
Tęcza:
![Page 4: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/4.jpg)
Theodoric z Fryburga 1304
Doświadczenia z promieniem światła i
naczyniem z wodą
![Page 5: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/5.jpg)
Snell (1620) oraz Kartezjusz (1637)
Prawo załamania światła
1620 1637
![Page 6: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/6.jpg)
Teoria Kartezjusza:
odbicie promienia
wewnątrz kropli wody
![Page 7: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/7.jpg)
Kolory tęczy - Newton:
wytłumaczenie rozszczepienia
światła białego
I rząd II rząd
![Page 8: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/8.jpg)
Barwy płyty CD
Interferencja fal świetlnych
![Page 9: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/9.jpg)
Teorie tęczy (rozpraszania światła na
kroplach wody):
Kartezjusz - kształt, położenie
Newton - kolory
Airy 1838 (dyfrakcja, całka Airy’ego!)
Debye 1908 - wyższe rzędy - szereg Debye’a
Mie 1911 - ścisła teoria rozpraszania
van de Hulst - 1947 - współczesna teoria glorii
![Page 10: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/10.jpg)
Tęcze pierwszego (dolna) i drugiego rzędu (górna, obrocona!)
ciemniejszy pas Aleksandra pomiędzy tęczami
Poniżej kolorowe wstążki tęczy nadmiarowej -
zjawisko dyfrakcji światła
![Page 11: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/11.jpg)
1.Nimb
(Heiligenschein)
2. Korona
3. Gloria
Optyczne zjawiska
kropelkowe:
![Page 12: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/12.jpg)
Nimb
Zjawisko optyczne
powstające przy
oświetleniu
promieniami słońca
kropelek rosy
zawieszonych nad
powierzchnią liści....
![Page 13: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/13.jpg)
Małe kropelki
wody wiszą
nad
powierzchnią
liścia...
Światło ogniskuje się na powierzchni liścia i odbija
się wstecz trafiając przez kroplę do obserwatora.
![Page 14: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/14.jpg)
Korona : zjawisko optyczne wokół
słońca (księżyca)
wywołane przez kropelki wody...
![Page 15: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/15.jpg)
Koronę słoneczną bezpieczniej jest
obserwować w świetle odbitym...
![Page 16: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/16.jpg)
Gloria = antykorona! obserwowana jest w punkcie przeciwsłonecznym
(antisolar point)
![Page 17: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/17.jpg)
H. C. van de Hulst, “A theory of the anti-coronae,”
J. Opt. Soc. Am. 37, 16 (1947).
Teoria glorii: rozpraszanie
światła na kroplach wody:
![Page 18: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/18.jpg)
Widmo Brockenu
![Page 19: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/19.jpg)
Brocken w górach Harz, 1114m
![Page 20: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/20.jpg)
Now to the Brocken the witches ride;
The stubble is gold and the corn is green;
There is the carnival crew to be seen,
And Squire Urianus will come to preside.
So over the valleys our company floats,
With witches a-farting on stinking old goats.
J. W. Goethe, Faust, 1808
Zjazd czarownic na górze Brocken
podczas nocy Walpurgii: 30IV/1V
![Page 21: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/21.jpg)
Widmo Brockenu
![Page 22: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/22.jpg)
Teoria Debye’a: (1908)
klasyfikacja trajektorii:
p=0: odbicie (+dyfrakcja)
p=1: załamanie na kropelce
p=2: 1 wewnętrzne odbicie
p=3: 2 wewnętrzne odbicie
.....
p: (p-1) wewnętrznych odbić
![Page 23: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/23.jpg)
Względne nateżenia wiązek odbitych dla
tęczy I rzędu w zależności od polaryzacji
n = 1.33257
![Page 24: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/24.jpg)
tęcza=
rainbow
fogbow
Natężenie światła czerwonego (λ= 0.65 µm), na
kroplach wody (współczynnik załamania n=1.3325)
o promieniu 0.1, 1, 10, 100 oraz 1000 µm.
![Page 25: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/25.jpg)
Natężenie światła w funkcji kąta rozpraszania dla
kropli wody o promieniu r =100µm
tęcza II rzędu (127º) oraz I rzędu (138º)
![Page 26: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/26.jpg)
Teoria Mie: rozpraszanie światła na
(małych) kulkach...
Równania Maxwella + dyfrakacja+ odbicia
wewnętrzne+ sumowanie szeregu wyrazów określanego
przez (dowolnie dużą) liczbę odbić wewnętrznych.
Przykład: rozproszenie na kropelce wody o r = 10μm
Teoria Mie =
suma szeregu
nieskończonego
Teoria Debye’a
dla p=2
![Page 27: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/27.jpg)
Widmo Brockenu:
teoria i obserwacja
Wielkość
fitowana:
promień
kropel
wody:
r = 10μm
©2002 Nik Szymanek, La Palma, Canary Islands
![Page 28: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/28.jpg)
Gloria widziana z mostu Golden Gate Bridge. Photo by Mila Zinkova
![Page 29: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/29.jpg)
Pinnacle Ridge, Penyr Ole Wen, Wales,
John Hardwick, February 1993
![Page 30: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/30.jpg)
Pseudo widmo Brockenu
(w oświetleniu sztucznym podczas mgły....)
![Page 31: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/31.jpg)
“Absorption and
scattering
of light by small
particles”,
C.Bohren and
D. Huffmann,
(1983)
“W przeciwieństwie do tęczy, glorii nie da się prosto
wytłumaczyć. Można rzec, że gloria powstaje w wyniku
złożenia tysięcy członów opisujących rozpraszanie
światła na małych kroplach, co nie jest bardzo
zadawalające...”
![Page 32: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/32.jpg)
“Teoria Mie opisuje glorię poprzez sumę dużej
liczby skomplikowanych członów, których
fizycznego mechanizmu nie da się rozróżnić.”
“Does the glory
have a simple
explanation?”
H.Nussenzveig
Opt. Lett. 27, 1379
(2002).
![Page 33: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/33.jpg)
Widmo Brockenu:
obserwacje w terenie, marzec 2007
![Page 34: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/45.jpg)
![Page 46: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/49.jpg)
Widmo Brockenu:
rokowania na przyszłość
1. Kto raz zobaczył widmo Brockenu, ten
zginie w górach
2. Kto trzy razy zobaczył widmo Brockenu,
ten zginie w górach
3. Kto raz zobaczył widmo Brockenu, zginie
w górach. Zobaczenie widma po raz trzeci,
odwraca złą przyszłość...
![Page 50: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/50.jpg)
Empiryczna analiza powyższych hipotez:
w toku...
![Page 51: Tęcza, gloria i widmo Brockenu](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020119/587609df1a28ab093e8b7961/html5/thumbnails/51.jpg)
Konkluzje
1.Idąc przez życie stąpajcie
twardo po ziemi często
patrząc pod nogi, aby nie
wdepnąć w coś brzydkiego..
2. Co pewien czas dumnie podnoście
głowę i patrzcie w niebo. Z pewnością
ujrzycie tam coś ciekawego...