Nastanak i analiza svojstava duge na modelu kapljice vode

diplomski rad

• Naslov (engleski): Creation and analysis of rainbow properties on the water drop model
• Autor: Filip Brčić
• Mentor: Nikola Poljak (mentor)
• Član povjerenstva: Nikola Poljak (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirko Planinić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Katarina Jeličić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Krešimir Kumerički (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mihael Makek (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Fizički odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2021-09-29, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Fizika

Sažetak

Duga kao prirodni fenomen rezultat je disperzije svjetlosti na kapima vode u oblacima. Još u 14. stoljeću utvrđeno je da za analizu formacije i svojstava duge je dovoljno promatrati jednu kap vode. Pri formaciji duge u prirodi najveći doprinos njezinim svojstvima imaju male kapljice kiše čiji je oblik približno sferan. Zato je u ovom radu za pojednostavljeni model korištena sferna tikvica napunjena nekom tekućinom, a kao izvor paralelne svjetlosti grafoskop. Prethodno je izložena teorija nastanka duge iz elementarnih zakona geometrijske optike na koju su primijenjeni efekti konačne debljine stijenka posude. Ti efekti zbog dodatnog raspršenja na stijenkama posude utječu na promjene položaja duge, kutne širine duge, kutne širine Aleksandrove tamne vrpce te dovodi do njezina udvostručavanja. Numeričkim simulacijama izvedena su teorijska predviđanja s kojima su uspoređene eksperimentalno dobivene vrijednosti. Tekućine na kojima su izvršena mjerenja su voda i etanol, a sama mjerenja izvršena su kamerom DCC1240C-HQ (THORLAB) i mobilnim uređajem Xiaomi Pocophone f1 M1805E10A. Analizom slika je pokazano da rezultati prate predviđene ovisnosti, ali su neprecizni. Unatoč velikoj nepreciznosti, zaključeno je da je eksperiment i dalje koristan u svrhu kvalitetnog promatranja i demonstracije formiranja duge u edukacijske svrhe.

Sažetak (engleski)

Rainbow as a natural phenomenon is the result of the dispersion of light on water droplets in clouds. It was established in the 14th century that a single drop of water is enough to analyze the formation and the properties of the rainbow. The largest contribution to the properties of a rainbow formed in nature comes from small raindrops whose shape is approximately spherical. Therefore, in this paper, a spherical flask filled with some liquid was used as a simplified model of a raindrop and an overhead projector was used as a source of parallel light. The theory of rainbow formation was derived from elementary laws of geometrical optics with the inclusion of the vessel wall thickness effects. These effects due to the additional scattering on the walls of the vessel affect the changes in the position of the rainbow, the angular width of the rainbow, the angular width of Alexander’s dark region and its splitting. Numerical simulations were used to make theoretical predictions with which the experimentally obtained values were compared. The liquids on which the measurements were made are water and ethanol, and the measurements themselves were performed with a DCC1240C-HQ camera (THORLAB) and a Xiaomi Pocophone f1 M1805E10A mobile device. Image analysis has shown that the results follow predicted dependencies but are inaccurate. Despite large inaccuracies, it was concluded that the experiment is still useful for the purpose of qualitative observation and the demonstration of rainbow formation for educational purposes.

• Ključne riječi: optika; lom svjetlosti; duga; firentinska duga
• Ključne riječi (engleski): optics; refraction of light; rainbow; Florence rainbow
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:879459
• Studijski program: Naziv: Fizika i informatika; smjerovi: nastavnički; Smjer: nastavnički; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: integrirani preddiplomski i diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra edukacije fizike i informatike (mag. educ. phys. et inf.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2021-11-15 09:27:01