Optika fanidan

I. Yer atmosferasi optik tizim sifatida
Bizning sayyoramiz atmosfera deb ataladigan gaz qobig'i bilan o'ralgan. Atmosfera (yunoncha atmos– bugʻ va sfera) – yer sharini oʻrab olgan va u bilan birga aylanadigan havo qobigʻi. Balandlikka koʻtarilgan sari Atmosfera bosimi va zichligi kamayib boradi. Atmosferaning qalinligi bir necha oʻn ming km boʻlishiga qaramay, uning asosiy massasi yer sirtiga yondashgan yupqa qatlamda joylashgan. Atmosfera butun massasining taxminan 50 % yer sirtidan 5 km balandlikkacha boʻlgan qatlamda, qolgan 50 % esa 30 – 35 km balandlikkacha boʻlgan qatlamda toʻplangan. Yer sirtida Atmosferaning zichligi 10-3 g/sm³ boʻlsa, taxminan. 700 km balandlikda 10-16 g/sm³. Atmosfera yuqori qatlamlarining zichligi sayyoralararo muhitdagi gazlarning zichligiga tenglashadi. Shuning uchun Atmosferaning keskin chegarasi boʻlmaydi, asta-sekin sayyoralararo fazoga oʻtadi. Atmosferaning yuqori qatlamlari Quyoshdan chiqadigan radiasiya energiyasi taʼsirida issikdik olganligi uchun u qatlamlarning zichligi vaqtga, geografik kengliklarga bogʻliqdir. Atmosfera yuqori qatlamlarining zichligi Quyosh yoritayotgan vaqtda yoritmayotgan vaqtga qaraganda kattaroq. Shuningdek, Atmosfera yuqori qatlamlarining zichligi qutb rayonlarida ekvatorial rayonlardagiga qaraganda kichik. Atmosfera asosan azot (78,09 %), kislorod (20,45 %) va argon (0,93 %) gazlar aralashmasidan iborat, qolgan qismini karbonat angidrid gazi, vodorod hamda geliy, neon, kripton va ksenon kabi inert gazlar tashkil qiladi. Atmosferada juda oz miqdorda metan, azot, oksid, uglerod (I)-oksid va boshqa tabiiy hamda sanoat gazlari boʻlib, miqdori oʻzgarib turadi. Er yuzasi yaqinida eng katta zichlikka ega bo'lib, asta-sekin yuqoriga ko'tarilish bilan kamaytirilib, u yuz kilometrdan ko'proq qalinlikka etadi va bu bir hil fizik ma'lumotlarga ega muzlatilgan gaz muhiti emas. Aksincha, er atmosferasi doimiy harakatda. Turli omillar ta'sirida uning qatlamlari aralashtiriladi, zichlik, harorat, shaffoflik o'zgaradi, turli tezliklarda uzoq masofalarga sayohat qilinadi.
Quyoshdan yoki boshqa samoviy jismlardan keladigan yorug'lik nurlari uchun er atmosferasi doimiy o'zgaruvchan parametrlarga ega o'ziga xos optik tizimdir. Yo'lda ketayotganda u yorug'likning bir qismini aks ettiradi, sochib yuboradi, butun atmosferadan o'tkazadi va er yuzasini yoritishni ta'minlaydi, ma'lum sharoitlarda uni qismlarga ajratadi va nurlar yo'nalishini egib, shu bilan turli atmosfera hodisalarini keltirib chiqaradi. Atmosferada sodir bo’ladigan g’ayrioddiy hodisalar:

• 
  Quyosh botishi
  
• 
  Kamalakning ko'rinishi
  
• 
  Shimoliy yog'du
  
• 
  Miraj
  
• 
  Halo
  
• 
  Aurora va boshqalar.
  

Osmon turfa tusga kiradi, goh moviy, goh ko‘k, havo ayniganda esa qora bulutlar osmonni to‘q rangga kiritadi. Lekin moviy osmon va musaffo havo ko‘pchilikka yoqadi, shu bois u osmonning “normal” holati deb qabul qilinadi. Olimlarning aniqlashicha, ko‘k rang insonlarning hissiyotlariga ijobiy ta'sir o‘tkazadi, uning ta'sirida biz hissiyot qo‘zg‘ovchilarga tez javob qaytaramiz va ruhiy qiyinchiliklarni osonroq yengib o‘tamiz. Osmon “sochilish effekti” ta'sirida moviy tus oladi. Quyosh nurlari atmosferadan o‘tish chog‘ida gazlar va turli zarralar bilan to‘qnashadi. Moviy rangning to‘lqinlari boshqa ranglarga nisbatan qisqaroq, shu bois u to‘lqinlari uzun ranglarga nisbatan bu filtrdan osonroq o‘tadi, va atmosferadan o‘tish asnosida sochilib boradi. Shu bois quyosh charaqlab turganda osmon moviy tusga kiradi. Tong otishi va kun botishida quyosh nurlari kattaroq masofani bosib o‘tishi talab qilinadi. Buning natijasida qizil, sariq va boshqa o‘xshash ranglar osmonda aks etadi. Binafsha rangning to‘lqinlari moviynikidan ham qisqaroq. Ammo quyosh spektrida binafsha rangning kamligi va ko‘zimizning moviy rangni yaxshi ilg‘ay olishi tufayli u bizga sezilmaydi.

1-rasm. Manbadan kelayotgan yorug’lik prizma orqali to’lqin uzunliklarga ajratilmoqda.

Quyosh yorug‘ligi kamalakning barcha ranglaridan iborat. U yer atmosferasi orqali o‘tar ekan, havo molekulalari va changning eng kichik zarralarida barcha yo‘nalishlarda sochiladi. Bu hodisa “Reley sochilishi” deb ataladi.  Spektrning zangori qismi boshqa ranglarga qaraganda kuchliroq, qizil rangga qaraganda taxminan besh marta kuchliroq sochiladi. Shuning uchun ham kunduzi osmonga har qanday yo‘nalishda qaraganingizda moviy rang sochilishi kuchliroq bo‘ladi. Shu sababdan kunduzi osmon moviy rangda bo‘ladi. U holda quyosh botishi nega qizil rangda? Bunga ham yuqoridagi holat sababchidir.
Reley qonuni — muhitdagi sochilayotgan yorugʻlik intensivligining yorugʻlik toʻlqin uzunligi darajasiga teskari mutanosibligini ifodalaydigan qonun. Bu qonun zarra oʻlchamlari, sochilayotgan nurlanish dan ancha kichik boʻlgan dielektrik muhit uchun oʻrinlidir. 1871 yilda J.U. Reley bu qonunni aniqlagan.
Quyosh ufq darajasiga kelganda uning nurlari atmosferaning yanada qalinroq qatlamidan o‘tadi. Unda yashil, ko‘k va binafsha ranglar kuchliroq sochiladi. Rang ko‘zimiz va bulutlargacha yetib kelganda esa u asosan sariq, to‘q sariq va qizil ranglardan iborat bo‘ladi. Shuning uchun quyosh botayotgan paytda osmon xuddi yonayotgandek ko‘rinadi.

2-rasm