ЖАРЫҚТЫҢ ТАРАЛУ КЕЗІНДЕГІ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ.

ЖАРЫҚТЫҢ  ТАРАЛУ КЕЗІНДЕГІ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ.

Нуртазина  Айгуль Болысхановна, физика пәнінің мұғалімі, Шығыс Қазақстан облысы, Семей қаласы Шәкәрім атындағы облыстық дарынды  балаларға арналған үш тілде оқытатын мамандандырылған мектеп

Жарық құбылыстары құпия, әрі таңғаларлық болып көрінеді. Егер біз табиғаттағы белгілі заңдарға жүгінсек, жарықтың беймәлім сырларына қанық боламыз. Сендер көлікпен сағатына 30км жылдамдықпен жүйткіп келесіңдер делік. Егер көліктің артынан сағатына 29км жылдамдықпен жүгіретін болсаңдар, көлік сендерден сағатына 1км жылдам қозғалады.  Осылайша жылдамдықты үдете отырып көліктен озуға болады. немесе керісінше, ал жарықтың құпиялылығы сол, бұлай істей алмайсың. Сен жарықтан басып озам деп қаншалықты талпынсаңда, ол сенен бір елі қалмай, сенімен бірдей жылдамдықта жүріп отырады. Тіпті супермен жарық шоқтарының артынан сағатына 999 999 999км жылдамдықпен ұшса да, жарық  одан сағатына млрд км жылдамдықпен ұзап қозғалып отырады.

                             От туралы аңыз.

Ерте,ерте,ертеде,ешкі құйрығы келтеде мыңдаған жыл бұрын жер алыптар соғысынан құлазып,қараң қалған шақ бопты. Барлық алып ұрыс алаңында өліп,тірі қалған ең соңғы алып Прометей.Прометей құдыреті бар өнерін салып,саз балшықтан адамды жаратады,мекен етуіне жерді береді депті-мыс. Ол кезде жер өте суық,қараңғы болыпты.

Сонда қайырымды Протемей қараңғылық түнегін түріп,жерге нұр беруге ант етіпті де,аспанға ұшыпты. Бірнеше күннен кейін Күн құдайды Гелмостың сарайына жетіп,өзі алып барған Зәйтүн ағашын тұтатып алады да,қаша жөнеледі.

Құдай болған соң,бұлт жиналып алып бір-біріне сабалап, найзағай отын жарқылдатады.

Жай жаңбырша жауады.Прометей тастардың арасына жасырынып аман қалады.Ыза болған Гелиос өксіп-өксіп жылап,жасы шелектеп құйылады.

Прометей одан да аман өтеді. Аман-есен жерге оралады да,әкелген отын ағаш үйіндісін үстіне тастай салады да,керектеріңе жаратыңдар депті- мыс. От деген ұғым осы сөзден шығыпты.

Жарықсыз өмір жоқ, Тіршілік атаулының барлығы жарық пен жылу арқылы өнеді, піседі, дамиды. Адам баласының алғашқы кездегі іс-әрекеттері тамақ табу, аң аулау, жауларынан қорғану т.б. тек қана осы жарықтың арқасында жүзеге асқан.

Ертедегі адамдар әуелі найзағайдың түсуінен жанған ағаштың отын пайдаланып,  оны өшірмей ұзақ сақтауға тырысқан. Археологтар жүздеген жылдар бойы жанып тұрған от орнын тапқан.

Адам бірте-бірте  отты өзі жағуды үйренді. Тасты – тасқа ұрып, одан шыққан ұшқынмен отынды тұтатты. Ағаш таяқты бір-біріне үйкеп, қыздырғанда , ұсақ жаңқалар бықси бастаған. Оған жүн немесе өсімдік талшығынан жасалған білтені жақындатқанда, ол тұтанып, от  жалынға айналған.

Келе — келе жарықты қараңғыда емін-еркін жүру үшін адамдар фонарьлар қолдана бастады. Машиналарға , зәулім үйлерге, көшелерге электр шамдарын орнатып жарықтандырды.

Ертеректе қолданған жарық көздері.

Ғаламдағы негізгі жарық көздері – жұлдыздар.  Бізге ең жақын жұлдыз–Күн.  Күн өздігінен сәуле шығаратын зор энергия көзі. Ол  күн жүйесіндегі барлық денелерге сәуле шығару арқылы күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталар атмосферасына әсер етеді, Жердегі тіршілікке   қажетті жарық пен жылу береді, барлық өсімдік пен жануарлар әлемінің өмір сүруін қамтамасыз етеді. Күннің толық сәуле шығару қуаты шамамен 4•10²³кВт. Күннің тиімді температурасы шамамен 6000К-ге тең.Жарық құбылыстарының зерттелуі, көптеген физикалық, астрономиялық, химиялық, биологиялық құбылыстарды зерттеп ашуға септігін тигізген әр түрлі оптикалық аспаптарды жасауға мүмкіндік берді. Жарық тұрмыста,медицинада,қозғалыс қауіпсіздігі үшін әскери техникада қолданылады.

Жарық көздері-жарық шығаратын денелер. Олардың барлығын екі топқа бөлуге болады: дербес жарық көздері және шағылған жарық көздері. Дербес жарық көздері өз кезегінде: жылулық, люминесциялық және плазмалық болып үш түрге бөленеді.Жылулық жарық көздеріне Күн мен жұлдыздар жатады.

Жарықтың люминесценциялық көздерінің мысалдарына: люминесценциялық шамдар, теледидар экраны, тамырдың шірінділері, жарық қоңыздары, судың терең қабатында жүзетін балықтар, металдардың әр түрлі тұздары, радиоактивті заттар жатады.

қоңыз                балық                  қоңыз көбелек

Люминесценция көзіне механикалық  соққыны да жатқызуға болады, мысалы, қараңғыда қантты ұнтақтағанда, күкіртті мырыш ұнтағын екі шыны пластинаның арасына салып үйкегенде сәуле шығатынын көруге болады.

Плазмалық жарық көздеріне өздері арқылы электр тогын өткізетін газдар жатады  мәселен, жарнамалық түтікшелер,кварц шамдары, лазерлер, поляр шұғыласы.

кварц                лазер                      поляр шұғыласы

Көптеген денелер басқа жарық көздерінен өздеріне түсетін жарықты шағылдырып, шағылған жарық көздері қызметін атқарады: аспан күмбезі, мұхит, теңіз, көл, өзен суларының беті, өсімдік, қар, бұлт жамылғыларының беті.

Планеталар, олардың серіктері, Жердің жасанды серіктері, Ай және кометалар, болид, метеориттер де күннің шағылған жарық көздері болып табылады.

планеталар      ЖЖС    Ай         комета              болид    метеорит

Иссак Ньютон-жарықты бөлшек ретінде қарастырған алғашқы ғалымдардың бірі болды. Ол: «Егер жарық толқын болса, түзу сызық бойымен жүрмеген болар еді және көлеңке тудырмас еді, ол заттарға жартастарды шайып жатқан мұхит толқындарды секілді келер еді», -деген тұжырымға келді. Ньютон сондай-ақ қабырғаға соғылған доптың кері қалай серпілетіні секілді, жарықтың да айнаға соғылып, кері шағылғанын байқайды. Бұл құбылыс оны жарық ұсақ бөлшектерден тұрады деген ойға жетеледі. Жарық-заттың бөлшектерінің табиғатынан бөлек, табиғаты ерекше бөлшектер ағыны болып табылады. Жарық бөлшектері фотондар деп аталады. Олардың массасы мен энергиясы, толқындық қасиеттері бар және қозғалыста ғана өмір сүре алады. Фотондар ағыны энергияны жарық көзінен жарықталынған денелерге жеткізеді. Бұл энергияны жарық энергиясы немесе жарықтың сәуле шығару энергиясы деп аталады.

Жарық әсерінен денелер қызады, металдардан электрондар ұшып шығады, осының нәтижесінде металдар электрленеді. Жарық әр түрлі химиялық реакциялар тудырады, мысалы, маталарда бояудың оңуы, фотопластинкалар мен фотопленкалардың қараюы. Өсімдік жапырақтарында жарық әсерінен хлорофилл түзіледі. Жарық-әрбір жекеленген түстің мұқият араласқан қоспасы, олар сендерге жеке көрінбейді. 1665 жылдың 22 жастағы Иссак Ньютон Англияда анасының фермасында қараңғы бөлмеде отырып, перде саңылауынан түскен жіңішке жарық сәулесін призма арқылы өткізеді.

Призмадан шыққан сәуле бірнеше сәулеге бөлінеді. Олар қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көгілдір, көк, күлгін түс болып, кемпірқосақта болатын түстерге боялады. Кемпірқосақты біз жаңбыр жауарда немесе жаңбырдан кейін көреміз. Күн сәулесі жаңбырдың әрбір тамшысына енеді. Тамшылар күн сәулесін сындырған кезде спектрдің барлық түстері көзге көрінеді. Кемпірқосақ – жарықтың жаңбыр тамшыларында призмадағыдай жіктелуі нәтижесінде пайда болған күн жарығының үздіксіз спектрі. Кемпірқосақтың үстіңгі жолағы қызыл, төменгі жолағы күлгін болады да, ортасында қалған түстен орналасады.

Кемпірқосақ доғал болып келеді, өйткені сендер жарық белгілі бір бұрышта сынатын жердегі түстерді ғана көресіңдер. Кемпірқосақ жолында жер болмағанда, оның пішіні домалақ болар еді.

Ньютонның ашқан құбылысы жарықтың дисперсиясы деп аталды.

Дисперсия латынша dispersion- шашырау сөзінен шыққан.  Жасыл көгілдір және қызыл түстерді  қоссақ, нәтижесінде ақ жарық аламыз. Дәл осы тәрізді сары мен жасыл түс араласқанда ақ жарық береді. Бір-біріне қосқанда ақ жарық беретін түстерді ньютон толықтауыш түстер деп атаған.

1807 жылы ағылшын физигі Томас Юнг өте маңызды жаңалық ашты. Ол қызыл, жасыл және көгілдір түстерді қосып, ақ түс алуға болатын байқады. Юнг бұл түстерді алғашқы түстер деп атады.

Жарық-электромагниттік сәулелердің көзімізге көрінетін түрі, ақ түс кемпірқосақтың барлық түрінің қосындысы. Олар бірігіп көзге көрінетін спектр құрады.

Жарықтың толқын екендігі туралы алғашқы болжамды осыдан 400 жылдай бұрын итальяндық ғалым Гримальди айтқан болатын. Ол жіңішке сәулелердің көлеңкелерін зерттеді. Көлеңкенің пайда болуы біртекті ортада жарықтың түзу сызықты таралуымен түсіндіріледі. Жарық та толқын секілді сынады.

Жарықтың зияны:Мысалы: Исаактың көзінің зақымдануы.

1.Призмаға байланысты табысына жігерленген Ньютон көптеген тәжірибелер жасады. Ол адам көзі призма секілді жарықты бізге көрінетін түстерге жіктейді деп ойлайды. Осы теорияны тексеріп көру үшін ол іс тігетін инені көзіне тақап көрген. Теория қате болып шықты, ол Ньютонның көзіне зақым келтірумен аяқталды. Тіпті ол көз жанарынан айырылып қала жаздады.

2.Рентген сәулелерінің толқындары атомның көлеміндей болады. Олардың да қуаты өткір келеді. Рентген сәулелерінің аздаған мөлшері қауіпті емес. Бірақ көп мөлшері тірі организмге зиян келтіреді. Олар дененің жұмсақ тәні арқылы өтеді, алайда сүйектер, тістер мен металдар ол үшін мөлдір емес. Рентген суретінде олар көлеңке секілді болып көрінеді.

3.Ультракүлгін сәулелер бізге Күннен беріледі. Ультракүлгін сәулелер бізге көрінбейді, алайда оларды аралар, көбелектер, құстар мен жарғанаттар көре алады. Бұл сәулелер теріні күйдіреді және әжімнің пайда болуына әсер етеді. Өткір ультракүлгін сәуле адам терісінен өтіп, тірі жасушаларды зақымдап, тері рагын туғызуы мүмкін.

Жарықтың пайдасы:

1.Жарық кедір-бұдыр беттен басқаша шағылады. Мұндай бет оған түскен жарықты барлық бағытта шағылдырады. Жарықтың дәл осы шашыранды шағылуынан, біз өзімізді қоршаған барлық нәрселерді әр түрлі көру бұрыштарымен көре аламыз. Шашыраған жарық айналық шағылуға қарағанда көзге жағымдырақ сезіледі, ол көзді көп шаршатпайды. Мысалы: көлдер, шығанақтар, қойнаулар, тоғандар, су беті және т.б.

2.Гамма сәуле- ең қауіпті электромагниттік сәуле. Өтімділік қабілеті рентген сәулелерінікінен анағұрлым артық. Оның толқындары атомнан да кішкене болғанымен, қуаты күшті. Ол тіпті қатты нәрселерді (мәселен, қорғасын немесе бетон) тесіп өтеді және тірі тәндерге зиян келтіреді. Табиғатта гамма сәуле ядролық жарылыстан кейін радиоактивті заттар ыдырау кезінде пайда болады. Олар сондай-ақ, рак ауруларын емдеуге қолданылады.

           Жарықкөпіршіктің пленкасының сыртқы және ішкі беткі қабаттарына шағыла отырып, интерференцияланатын екі толқындар тобын құрайды. Көпіршіктің айтарлықтай тығыз жерінде белгілі бір толқын ұзындықтары қабықтан ішке өтіп, бізге алуан түстер болып көрінеді. Қалған толқын ұзындықтары қабықтан кері шағылған кезде түстер жоғалады. Егер суға екі тас тастайтын болсақ, екі дөңгелек толқын туатынын және бір толқын екіншіден өтіп, екінші толқын болмағандай-ақ, кідірмей тарай беретінін байқауға болады. Жарық толқындары да осылай әрекет етеді.   Жарық интерференциясын ашқан Т.Юнг 1802 жылы дифракциядан классикалық тәжірибе жасады. Дифракция латынша difractus-сынған сөзінен шыққан.  Жарық толқындары    өлшемдері жөнінен жарық толқыны ұзындығымен шамалас бөгеттерді орағытып өтеді. Француз физигі Огюстен Френель дифракциялық көріністі есептеудің жуық әдісін жасап шығарған.

Көпіршік

Көпіршік ішіне ауа толтырылған шар секілді, бірақ резеңке сияқты емес, оның қабығы сұйық заттардан құралған плёнкадан тұрады. Плёнканың үш қабаты бар: сабын молекулаларының ішкі және сыртқы қабаты және арасындағы су молекулаларының қабаты. Су молекулалары бір-біріне соғыла отырып, көпіршікті бірге ұстап тұратын күш тудырады. Плёнканың қалыңдығы жарық толқындарының ұзындығымен бірдей мыңдаған миллиметрден де кіші болады.

сабын көпіршігі

Теңіз неге көгілдір?

Су қызыл секілді жарық толқындарын жұтып алады да, көгілдір қысқа толқындарға өзі арқылы өтуге мүмкіндік береді. Сондықтан су арқылы өтетін сәулелер көгілдір болады. Өте терең суларда көк түс жұтылып, теңіз қара түске енеді.

Күн неге қызарып батады?

Күн кешке қарай бататындықтан, оның жарығы атмосфераның тығыз қабаттары арқылы өтуі тиіс. Ауа ұзындығы қысқа толқындарды көбірек сейілтеді де,  қызыл және қызғылт сары  ұзын толқындарды қалдырады. Сондықтан   күн қызарып батады.

Бұлт неге ақ болады?

Бұлттардағы су тамшылары да жарықты сейілтеді, олардың көлемі ауа молекулаларына қарағанда үлкендеу болғандықтан, қысқа толқындар секілді ұзақ сейілуі мүмкін. Толқындардың барлық ұзындықтарын қосса, біз бұлттардан көріп жүрген ақ түсті алуға болады.

Жұлдыздар неге жарқырайды?

Жұлдыздырға көз жіберсеңдер, олардың жарқырайтынын, құбылып, жарқ ете  түсетінін байқайсыңдар. Егер планетаны көре алсаңдар, ол мүлде жарқырамайтынын көресіңдер. Оның айырмашылығы неде? Жұлдыздар өте алыс қашықтықта орналасқандықтан, біз оларды жарық нүктелер ретінде көреміз. Жұлдыздардан құралған жарық шоғы жұқа болатындықтан, атмосферадағы ыстық және суық ауа аймақтары оларды сындырып, жарқырауға мәжбүр етеді.

Көз адам мен жануардың көру органы.    

Көз жарықты қабылдау арқасында біз қоршаған ортаны танып білеміз.

Жарық жылдамдығын азайта аламыз ба?

Жарық өзінің ең жоғарғы жылдамдығына тек бос кеністікте ғана жете алады. Егер жарықтың жолында ауа, су немесе әйнек секілді бір нәрсе кезіксе, оның жылдамдығы бәсеңдейді. Жылдамдықтың күрт өзгеруінен жарық сынады, сондықтан суда тұрған тікелей зат сынған болып көрінеді. Сыну құбылысы рефракция деп аталады. Жарықтың мұндай қасиеті болмаса, біз телескоп, камера, лупа , дүрбілерді білмеген болар едік

Қолданылатын әдебиеттер:

1.Полатбеков П. Оптика  1967ж

2.Занимательная физика.  Издательство «Наука»

3.Физика және астрономия оқулықтары. 7-11сынып.

4.Сұрақ және жауап. Энциклопедия.

5.Қызықты физика 1-3 бет.