УРОК 1


УРОК 1

Источники света

Кто из нас не испытывал восторга от новогодней ёлки, сияющей разноцветными огнями? А от чуда природы — северного сияния? Свет очаровывает человека, даёт возможность ему лучше понять окружающий мир. Однако роль света в жизни человека нельзя сводить только к получению информации о явлениях природы. Свет сам вызывает различные явления: химическую реакцию (на этом, например, основана фотография, а также фотосинтез в листьях растений). Электрический ток (это, например, солнечные батареи, которые особенно важны для космических полётов). Без света невозможна сама жизнь на Земле. Но что же такое свет?
Древние греки, например, считали свет особым веществом, текущим из глаз. Согласно этим представлениям человек видит тела, прощупывая их направленным потоком этого вещества.
Но тогда почему ночью человек не может видеть? Ответить на этот вопрос в то время было невозможно.
В конце XVII в. были выдвинуты две различные гипотезы о том, что же такое свет. Одни учёные считали, что свет — это поток частиц, другие, что свет — это волна. Более подробно об этих теориях вы познакомитесь в старших классах. Мы же с вами пока рассмотрим самые простые и очевидные световые явления.
Все вы знаете, что свет, идущий к нам от Солнца, нагревает тела, на которые он падает. Значит, свет способен передавать энергию.
Мы уже знаем, что одним из видов теплопередачи является излучение, в котором перенос энергии возможен в вакууме. Следовательно, свет — это излучение, но только та его часть, которая воспринимается нашим глазом. Поэтому свет называют видимым излучением.
Все тела, излучающие свет, называются источниками света. Они делятся на две большие группы: естественные и искусственные. К естественным источникам света относятся Солнце и другие звёзды, атмосферные разряды. Естественными источниками света являются и различные светящиеся организмы: рачки, рыбы, жуки и грибы.
К искусственным источникам света можно отнести электрические лампочки, свечи и т. д.
Существует и много веществ, которые становятся источниками света только после того, как на них попал свет. Такие вещества называются фотолюминофорами, а их свечение — фотолюминесценцией.
Поэтому, в зависимости от процесса, лежащего в основе получения светового излучения, искусственные источники света принято разделять на тепловые и люминесцирующие.
Рассмотрим такой опыт. Растворим в воде немного флуоресцеина (это такой органический краситель) и пропустим через полученный раствор пучок белого света.
Раствор начал светиться зелёным светом. Это свойство веществ светиться при их облучении используют, например, для декорирования помещений. В новогоднюю ночь вы наблюдали, как светятся ёлочные игрушки, покрытые такими веществами. А дорожные знаки, в краску которых добавлено вещество люминофор, светятся при облучении светом фар и хорошо видны водителю.
Большинство видимых нами тел сами не излучают, а отражают падающий на них свет. Такими телами являются Луна, деревья, здания, люди и так далее.
                       МИНУТКА ОТДЫХА
https://learningapps.org/2216849
https://learningapps.org/3386451
https://learningapps.org/6475066
https://learningapps.org/7242161
Если размерами источника света в данных условиях можно пренебречь, то его называют точечным. Точечными источниками света для нас, например, являются звезды, лампы уличного освещения и прочее.
Любой точечный источник излучает свет по всем направлениям. Однако, если, например, надеть на горящую электрическую лампочку колпак, имеющий маленькое отверстие, то из отверстия будет выходит узкий пучок света. Световым пучком называется область пространства, в пределах которой распространяется свет.
Различают три вида светового пучка: параллельный, расходящийся и сходящийся.

Как показывает опыт, световые пучки являются независимыми: каждый световой пучок при взаимном пересечении ведёт себя самостоятельно, независимо от других пучков и не оказывает никакого влияния на другие пучки света.

Линия, указывающая направление распространения света, называется световым лучом.


А как распространяется свет? Для ответа на этот вопрос, проведём такой опыт. Поставим на столе три экрана с отверстиями. Зажжём электрическую лампочку и попытаемся, перемещая экраны, увидеть свет через отверстия в них.


Если в отверстия вставить тонкий стержень, то он пройдёт через них. Значит, они расположены на одной прямой.
108 м/с3108 м/
А если взять другую среду, например воду, то как будет в ней распространяться свет? И опять обратимся к опыту. В стеклянный сосуд нальём воду и добавим немного молока. Фонарь, от которого идёт пучок света, поднесём к стенке сосуда.



В воде мы видим прямую светящуюся линию, которая образована светом, отражённым от частичек молока. Значит, и в воде свет распространяется прямолинейно. И воздух, и вода имеют по всему своему объёму одинаковые физические свойства, поэтому являются однородными средами.

Теперь можно сформулировать закон распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Закон прямолинейного распространения света был открыт в глубокой древности. Об этом ещё за 300 лет до н. э. писал отец геометрии Евклид. А, древние египтяне использовали этот закон для установления колонн вдоль прямой линии. Для этого они ставили колонны таким образом, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не было видно остальные.


Прямолинейностью распространения света объясняются многие явления, например, образование тени и полутени.

Возьмём маленькую электрическую лампочку, шарик и экран. Расположим их на столе так, как это показано на рисунке. Включив лампочку, мы увидим на экране чётко очерченную тень.
Тенью называют ту часть пространства за непроницаемым предметом, куда не проникает свет.
Если осветить шарик двумя лампочками, то на экране мы увидим тень, то есть область, куда не попадает свет ни от одной ни от второй лампочки, и полутени, то есть области, в которые попадает свет только от одной лампочки.
Тень и полутень можно получить от одного источника, если он не является точечным.
Полутень — это та область пространства, в которую попадает свет от части источника света.
Конечно, каждый из вас может привести сотни примеров того, когда мы сталкиваемся с образованием тени или полутени в повседневной жизни. Мы же обратим внимание, на не совсем повседневные, но интересные явления. Образованием тени и полутени можно объяснить солнечные и лунные затмения.
Итак, что же происходит при затмениях? Все мы прекрасно знаем, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты, Солнце, Луна и Земля могут выстроиться на одной прямой. Если Луна окажется между Землёй и Солнцем, то она на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю. Жители той местности, куда у падёт тень от Луны, окажутся свидетелями полного солнечного затмения. В тех областях, куда свет будет попадать частично, то есть это области полутени, жители будут видеть ту часть Солнца, от которой в данную область попадает свет — это частное солнечное затмение.

В случае, когда Земля окажется между Солнцем и Луной, она отбросит тень и полутень. Но, поскольку размеры Луны меньше размеров Земли, то она попадёт в полную тень. То есть, Луну видно не будет. Произойдёт лунное затмение.



Скорость света


В прозрачной однородной среде свет распространяется с постоянной скоростью.
Скорость света в вакууме c=299792458 м/с. 
В любой другой среде скорость света меньше.

Прямолинейность распространения света

Все с детства знают как минимум один источник света: это Солнце.


Солнечный свет играет огромную роль в нашей жизни, как и в жизни многих организмов на нашей планете. Также, от Солнца нам передаётся и тепло (то есть энергия). Из этого мы можем сделать вывод, что свет — это излучение. Его называют видимым излучением, потому что свет — это та часть излучения, которую мы в состоянии увидеть. Итак, мы можем сказать, что свет — это электромагнитное излучение, которое мы в состоянии увидеть невооруженным глазом.

На самом деле, природа света очень сложна, и подробно мы будем изучать её значительно позже. Ведь мы знаем, что свет бывает ярким и тусклым, обладает разным цветом, разной интенсивностью и продолжительностью излучения. Всё это зависит от процессов, которые происходят внутри атомов тех или иных тел. Но об этом мы поговорим позже. Сегодня, мы рассмотрим самые простые и очевидные световые явления.
Любое тело, которое излучает свет, называется источником света.
То есть, источником света могут быть лампочка, фонарик, свеча и так далее. Помимо Солнца, другие звезды тоже являются источниками света. Есть искусственные и естественные источники света. К искусственным источникам относятся источники света, которые были кем-то созданы (но не природой).
То есть, например, лампочка — это искусственный источник света, а Солнце — естественный.
Каждый источник испускает световые лучи. Ну, например, всем хорошо знакомо выражение «лучик солнца». Так вот, световой луч — это линия, вдоль которой передается энергия от источника света.

Ведь мы только что выясняли, что свет — это видимая часть излучения, а излучение — это один из способов теплопередачи. А теплопередача, конечно, является передачей энергии.


Существует, также, такое понятие, как световой пучокСветовым пучком называют область пространства, в пределах которой распространяется свет.



Все вы знаете, что если источник света перекрывается каким-то непрозрачным объектом, то этот источник мы не увидим. Более того, непрозрачный объект будет отбрасывать тень.

Это объясняется довольно просто: в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. То есть, световые лучи являются прямыми. Конечно, свет не может сам по себе каким-то образом обогнуть препятствие.
Теперь поговорим о тени. Тень — это область пространства, в которую не попадает свет от источника.
Как мы уже сказали, достаточно просто преградить дорогу света каким-то непрозрачным объектом, и появится тень. Существуют даже, так называемые теневые театры, где все действия показываются с помощью теней.
Сзади белого экрана расположен источник света. На экран накладываются различные объекты. В результате, зритель видит тень с другой стороны экрана.
Давайте разберёмся, как образуется тень. Это легко сделать, находясь дома: достаточно в тёмной комнате посветить фонариком на мяч. Или зажечь свечу и сделать «собачку» или «птичку». Вариантов много. Но давайте остановимся на фонарике с мячиком. Итак, свет не может пройти сквозь мячик, поэтому, позади мячика образуется пространство, в которое свет не попадает. То есть, тень.
Теперь сделаем маленькое уточнение. Лампочка фонарика, в данном случае, является точечным источником света. Источник называется точечным, когда его размеры очень малы по сравнению с расстоянием до нас.
То есть, если диаметр лампочки фонарика составляет 2-3 см, а мы стоим за 5 м от фонарика, то фонарик — это точечный источник света. Точнее, не сам фонарик, а лампочка внутри фонарика. Для нас даже огромные звезды могут являться точечными источниками света из-за ещё более огромного расстояния между ними и Землей. Действительно, ведь если посмотреть на звёздное небо, то все звёзды кажутся нам совсем крошечными.
А теперь повторим наш опыт, только вместо фонарика, возьмём большую лампу. Она уже не будет точечным источником света, поскольку её размеры сравнимы с расстоянием до мячика.
В этом случае, мы будем наблюдать другую картину: на стене появятся две четко разграниченные области: тень и полутень. Полутень, как мы видим, светлее, чем тень, но тусклее, чем освещённая часть. Потому что на полутень попала только часть света. Дело в том, что лампа не является точечным источником. Она как бы делится на много точечных источников. Каждая точка испускает лучи света. В итоге, образуются три области: туда, куда попали все лучи, туда, куда вообще не попали лучи света (то есть тень) и туда, куда попала только часть лучей света. Эта область и называется полутенью. В первом случае, когда не было полутени, мы называли затемнённое пространство  тенью. Во втором случае, когда мы получили полутень, иногда тень называют полной тенью.
Конечно, каждый из вас может привести сотни примеров того, когда мы сталкиваемся с образованием тени или полутени в повседневной жизни. Мы обратим внимание, на не совсем повседневные, но интересные явления. Это солнечные и лунные затмения. Итак, что же происходит при затмениях. Мы прекрасно знаем, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты, Солнце, Луна и Земля могут находиться на одной прямой. Проходя между Солнцем и Землёй, Луна на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю. Заметим, что как Луна может находиться между Землёй и Солнцем, так и Земля может находиться между Солнцем и Луной. Итак, в случае, если Земля между Солнцем и Луной, Солнце, конечно, исполняет роль источника света, а Земля — перекрывающего объекта.
Солнце нельзя считать точечным источником по отношению к Земле, поэтому, Земля отбросит тень и полутень. Но, поскольку Луна меньше Земли, она попадёт в полную тень. То есть, Луну видно не будет. Произойдёт лунное затмение.
Теперь рассмотрим солнечные затмения, то есть, когда Луна между Солнцем и Землёй. Луна также отбросит тень и полутень на Землю.
В полной тени будет наблюдаться полное солнечное затмение (то есть Солнце вообще не будет видно с той области Земли, которая попала в полную тень). Видно будет только верхние слои атмосферы Солнца, которые часто называют короной. В областях Земли, которые попадут в полутень, будет наблюдаться частное солнечное затмение. То есть, будет видно только часть Солнца, потому что только часть света попадает в полутень. Конечно, учёные могут предсказать затмения на много лет вперёд, потому что уже очень хорошо изучили движение Земли и Луны. Это нужно, например, для того, чтобы понаблюдать за короной Солнца.
Обычно, корону разглядеть невозможно из-за слишком яркого солнечного света, а при полном солнечном затмении это удобно. Поэтому, даты и места ближайших солнечных затмений уже давно известны.
.

ой другой среде скорость света меньше, то есть 

Комментарии