Проекты

Распространение лучей света в оптически неоднородной среде

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск»

Направление работы: Оптика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1557
Предметы: Физика
Классы: 8 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

Исследовательские работы о миражах актуальны, т. к. данное явление не изучено до конца и может представлять собой опасность для жизни. Люди пока не могут без помощи природы создавать миражи, хотя последние можно было бы использовать, например в военном деле.

Цель

Исследование особенностей распространения лучей света в неоднородной среде при формировании миражей.

Задачи

  1. Создать математическую модель неоднородной среды.
  2. Используя созданную модель, провести компьютерный эксперимент по распространению луча света в этой среде.
  3. Рассчитать, при каких условиях миражи могут возникать в повседневной жизни.

Описание

Авторы рассмотрели модель слоистой атмосферы, которая учитывает изменение показателя преломления воздуха, и провели математическое моделирование распространения света в оптически неоднородной среде. Также были рассчитаны параметры миража на асфальтированной дороге, который может наблюдаться и в средних широтах.

Слоистая среда

Результаты работы/выводы

В работе была выявлена причина формирования миражей как физического явления – оптическая неоднородность среды. Была рассмотрена модель слоистой атмосферы, в которой показатель преломления воздуха изменяется линейно, и получены траектории луча, характерные для миражей.

Используя зависимость показателя преломления воздуха от давления и температуры, вычислили, что мираж можно наблюдать и в средних широтах в жаркий летний день на асфальтовой дороге на расстоянии около 300 м.

Перспективы использования результатов работы

Результаты могут быть полезны для дальнейшего изучения миражей как оптического явления и могут помочь при создании миража в лаборатории. Исследования могут быть полезны для нахождения реального положения объекта и исследования местности. Модель можно усложнить, частично или полностью отказавшись от слоистости среды.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

МГУ им. М.В. Ломоносова

Мнение автора

«Участие в конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» позволило нам освоить навыки представления результатов работы над проектом»