Pokus 1: Demonstrace vzniku halových jevů

demonstrační pokus

Potřeby:

Zdroj bílého světla; clonka se štěrbinou o proměnné šířce; stínítko; čtvrtka; izolepa; nůžky; lednice s mrazákem.

Příprava pokusu:

Obr. 2.2.5.1 Formička ve tvaru šestibokého hranolu s vyznačením příslušných lámavých úhlů.

Čtvrtku polepíme izolepou. Vystřihneme a slepíme z ní plášť pravidelného šestibokého hranolu bez vrchní podstavy (viz obr 2.2.5.1) o výšce 10 cm a straně podstavy 2,5 cm. Do takto vytvořené formičky nalijeme vodu (proto je vnitřek polepený izolepou, aby se papír nerozmočil) a necháme ji zmrznout v mrazáku. Šestiboký hranol můžeme nahradit formičkou hranolků s lámavými úhly 60^o a 90^o.

Připravený hranolek ledu bude představovat krystalek ledu (tzv. sloupek), na jejichž velkém množství se v atmosféře lámou (a odrážejí) sluneční paprsky, a vznikají tak různé optické jevy - tzv. halové jevy.

Pokus 1a) Vznik malého a velkého hala

Necháme-li dopadat úzký svazek paprsků (při zatemnění) jako na obrázku obr 1.7.5. (dochází k lomu jako na hranolu o lámavém úhlu 60^o) na hranolek, zachytneme na stínítku barevné spektrum (nejintenzivnější bude při minimální odchylce vstupujícího a vystupujícího paprsku). Tímto způsobem vzniká např. malé halo.

Velké halo vzniká analogicky, necháme-li dopadat paprsky na hranolek jako na obr 1.7.6. Na stínítku poté opět získáme spektrum (nejintenzivnější při min. odchylce).

Pokus 1b) Demonstrace vzniku spodního slunce a halového sloupu

Spodní Slunce (pozorované z letadel nebo vysokých hor) i halový sloup vznikají prostým odrazem slunečního světla na horizontálně orientovaných krystalových plochách. Postavíme-li krystalek na jeho šestibokou podstavu a necháme-li dopadat světelný paprsek (při zatemnění) na jeho druhou podstavu, (obr.1.7.4.a)) uvidíme odraz světla jako v případě výše uvedených jevů.

Např. v případě spodního slunce si můžeme představit velké množství těchto ledových krystalků v 1 rovině - z horních podstav vznikne zrcadlící plocha, na které můžeme z letadla nebo hor pozorovat odraz slunečního kotouče.

Podrobněji o těchto jevech viz kapitola 1.7 - Teoretická část.

Pokus 2: Vznik malého a velkého hala, určení příslušných úhlů dopadu, lomu a odchylky paprsků

frontální experiment

Potřeby (pro každou skupinu):

Duté hranolky ze skla nebo plexiskla s lámavými úhly 60^o a 90^o; polystyrenová deska jako v pokusu 3 v kapitole 2.2.3; 1 stínítko; zdroj světla (6,5 V); clonka; fixy; papír; pravítko; úhloměr; špendlíky; nůžky; nůž.

Příprava pokusu:

Použijeme desku jako v pokusu 3 v kapitole 2.2.3.

Foto. 2.2.5.1 K uspořádání pokusu 1.

Pokus

Index lomu ledu je přibližně stejný jako index lomu vody (viz kapitola 1.7). Hranolek o lámavém úhlu 60^o (90^o) naplněný vodou nám bude tedy představovat část ledového krystalku.

Postup:

Je zcela analogický jako u pokusu 3 v kapitole 2.2.3. Je pouze ten rozdíl, že místo kádinky umístíte do otvoru v desce D hranolek s vodou (v papíru vystřihnete jeho tvar), stínítko a zdroj umístěte podle foto 2.2.5.1 (v krystalku nedochází k vnitřnímu odrazu, pouze k lomu).

Rozklad bílého světla ve spektru barev nenastává pouze při minimální odchylce, ale v jistém rozmezí úhlů okolo minimální odchylky. Minimální odchylku d určete z polohy zdroje a hranolku, kdy na stínítku zachytíte spektrum nejostřejší a nejintenzivnější.

Úhly dopadu a, lomu b a minimální odchylky d změřte nejprve pro hranolek s lámavým úhlem 60^o, posléze pro hranolek s lámavým úhlem 90^o.

Změřené hodnoty úhlů srovnejte s vypočtenými (viz kapitoly 1.7 a 2.1.6).