Объясните почему опыт доказывает прямолинейность распространения света?

22 ответов на вопрос “Объясните почему опыт доказывает прямолинейность распространения света?”

  1. miledi Ответить

    Источник:

    Решебник
    по
    физике
    за 8 класс (А.В.Перышкин, Н.А.Родина, 1998 год),
    задача №1
    к главе «Раздел V. Световые явления § 63 Упражнение 32».
    Все задачи >
    Задание № 1 На рисунке 126 изображена схема опыта по получению тени от двух источников света S1 и S2. Источник S1 – маленькая лампочка красного цвета, источник S2 – синего. Перечертите схему в тетрадь и раскрасьте рисунок. Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света.
    Ответ:
    На экране имеются области, в которые свет от одного источника попадает, от другого – нет. В центральную область экрана свет не попадает ни от одного источника. Это тень. Этот
    опыт подтверждает, что свет движется по прямой. Иначе бы тени не было.
    ← Задание № 1 Нагретый утюг и горящая электрическая лампа являются источниками излучения. Чем отличаются друг от друга создаваемые этими приборами излучения?
    Задание № 2 При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны (см. рис. 122). Видит ли солнце человек, находящийся в области тени? полутени? Ответ обоснуйте. >
    Вконтакте
    Facebook

  2. Gardana Ответить

    Участник:Максимова Анна Алексеевна
    Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
    Цель работы – изучить световые явления и свойства света на опытах, рассмотреть три основных свойства света: прямолинейность распространения, отражение и преломление света в разных по плотности средах.
    Задачи:
    Подготовить оборудование.
    Провести необходимые опыты.
    Проанализировать и оформить результаты.
    Сделать вывод.

    Актуальность

    В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся со световыми явлениями и их различными свойствами, работа многих современных механизмов и приборов также связана со свойствами света. Световые явления стали неотъемлемой частью жизни людей, поэтому их изучение актуально.
    Приведённые ниже опыты объясняют такие свойства света, как прямолинейность распространения, отражение и преломление света.
    Для провидения и описания опытов использовано 13-е стереотипное издание учебника А. В. Перышкина «Физика. 8 класс.» (Дрофа, 2010)

    Техника безопасности

    Электрические приборы, задействованные в опыте, полностью исправны, напряжение на них не превышает 1.5 В.
    Оборудование устойчиво размещено на столе, рабочий порядок соблюдён.
    По окончанию проведения опытов электрические приборы выключены, оборудование убрано.

    Опыт 1. Прямолинейное распространение света. (стр. 149, рис. 120), (стр.149, рис. 121)

    Цель опыта – доказать прямолинейность распространения световых лучей в пространстве на наглядном примере.
    Прямолинейное распространение света – его свойство, с которым мы встречаемся наиболее часто. При прямолинейном распространении энергия от источника света направляется к любому предмету по прямым линиям (световым лучам), не огибая его. Этим явлением можно объяснить существование теней. Но кроме теней существуют еще и полутени, частично освещённые области. Чтобы увидеть, при каких условиях образуются тени и полутени и как при этом распространяется свет, проведём опыт.
    Оборудование: непрозрачная сфера (на нити), лист бумаги, точечный источник света (карманный фонарь), непрозрачная сфера (на нити) меньше размером, для которой источник света не будет являться точечным, лист бумаги, штатив для закрепления сфер.

    Ход опыта

    Образование тени
    Расположим предметы в порядке карманный фонарь-первая сфера (закреплённая на штативе)-лист.
    Осветим сферу карманным фонарём.
    Получим тень, отображённую на листе.
    Мы видим, что результатом эксперимента стала равномерная тень. Предположим, что свет распространялся прямолинейно, тогда образование тени можно легко объяснить: свет, идущий от точечного источника по световому лучу, касающийся крайних точек сферы продолжил идти по прямой линии и за сферой, из-за чего на листе пространство за сферой не освещено.
    Предположим, что свет распространялся по кривым линиям. В этом случае лучи света, искривляясь, попали бы и за сферу. Тени бы мы не увидели, но в результате проведения опыта тень появилась.
    Теперь рассмотрим случай, при котором образуется полутень.
    Образование тени и полутени
    Расположим предметы в порядке карманный фонарь-вторая сфера (закреплённая на штативе)-лист.
    Осветим сферу карманным фонарём.
    Получим тень, а также и полутень, отображённые на листе.
    В этот раз результаты эксперимента – тень и полутень. Как образовалась тень уже известно из примера выше. Теперь, чтобы показать, что образование полутени не противоречит гипотезе о прямолинейном распространении света, необходимо пояснить это явление.
    В этом опыте мы взяли источник света, не являющийся точечным, то есть состоящий из множества точек, по отношению к сфере, каждая из которых испускает свет во всех направлениях. Рассмотрим самую верхнюю точку источника света и световой луч, исходящий из неё к самой нижней точке сферы. Если пронаблюдать за движением луча за сферой до листа, то мы заметим, что он попадает на границу света и полутени. Лучи из подобных точек, идущие в таком направлении (от точки источника света к противоположной точке освещаемого предмета) и создают полутень. Но если рассматривать направление светового луча из выше обозначенной точки к верхней точке сферы, то будет отлично видно, как луч попадает в область полутени.
    Из этого опыта мы видим, что образование полутени не противоречит прямолинейному распространению света.

    Вывод

    С помощью этого опыта я доказала, что свет распространяется прямолинейно, образование тени и полутени доказывает прямолинейность его распространения.

    Явление в жизни

    Прямолинейность распространения света широко применяется на практике. Самым простым примером является обыкновенный фонарь. Также это свойство света используется во всех устройствах, в составе которых есть лазеры: лазерные дальномеры, приспособления для резки металла, лазерные указки.
    В природе свойство встречается повсеместно. Например, свет, проникающий через просветы в кроне дерева, образует хорошо различимую прямую линию, проходящую сквозь тень. Конечно, если говорить о больших масштабах, стоит упомянуть о солнечном затмении, когда луна отбрасывает тень на землю, из-за чего солнце с земли (естественно, речь идет о затененном ее участке) не видно. Если бы свет распространялся не прямолинейно, этого необычного явления не существовало бы.
    Ссылка на видео проведения опыта: https://www.dropbox.com/s/eu0r135b5o2cx9b/VID_20170517_222801.mp4?dl=0

    Опыт 2. Закон отражения света. (с.154, рис. 129)

    Цель опыта – доказать, что угол падения луча равен углу его отражения.
    Отражение света также является важнейшим его свойством. Именно благодаря отражённому свету, который улавливается человеческим глазом, мы можем видеть какие-либо объекты.
    По закону отражения света, лучи, падающий и отражённый, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведённым к границе раздела двух сред в точке падения луча; угол падения равен углу отражения. Проверим, равны ли данные углы, на опыте, где в качестве отражающей поверхности возьмём плоское зеркало.
    Оборудование: специальный прибор, представляющий собой диск с нанесённой круговой шкалой, укреплённый на подставке, в центре диска находится небольшое плоское зеркало, расположенное горизонтально (такой прибор можно изготовить в домашних условиях, используя вместо диска с круговой шкалой транспортир.), источник света – осветитель, прикреплённый к краю диска или лазерная указка, лист для нанесения измерений.

    Ход опыта

    Расположим лист за прибором.
    Включим осветитель, направляя его на центр зеркала.
    Проведем перпендикуляр к зеркалу в точку падения луча на листе.
    Измерим угол падения (??).
    Измерим полученный угол отражения (??).
    Запишем результаты.
    Изменим угол падения, передвигая осветитель, повторим пункты 4, 5 и 6.
    Сравним результаты (величину угла падения с величиной угла отражения в каждом случае).
    Результаты опыта в первом случае:
    ∠? = 50°
    ∠? = 50°
    ∠? = ∠?
    Во втором случае:
    ∠? = 25°
    ∠? = 25°
    ∠? = ∠?
    Из опыта видно, что угол падения светового луча равен углу его отражения. Свет, попадая на зеркальную поверхность, отражается от неё под тем же углом.
    Вывод
    С помощью опыта и проведённых измерений я доказала, что при отражении света угол его падения равен углу отражения.
    Явление в жизни
    С этим явлением мы встречаемся повсеместно, так как воспринимаем глазом отражённый от предметов свет. Ярким видимым примером в природе могут служить блики яркого отражённого света на воде и на других поверхностях с хорошей отражательной способностью (поверхность поглощает меньше света чем отражает). Также, следует вспомнить солнечные зайчики, которые может пускать с помощью зеркала каждый ребёнок. Они не что иное, как отражённый от зеркала луч света.
    Человек использует закон отражения света в таких приборах, как перископ, зеркальный отражатель света (к примеру, отражатель на велосипедах).
    Кстати, с помощью отражения света от зеркала фокусники создавали многие иллюзии, например, иллюзию «Летающая голова». Человек помещался в ящик среди декораций так, что из ящика была видна только его голова. Стенки ящика закрывали наклонённые к декорациям зеркала, отражение от которых не давало увидеть ящик и казалось, что под головой ничего нет и она висит в воздухе. Зрелище необычное и пугающее. Фокусы с отражением имели место и в театрах, когда на сцене нужно было показать призрака. Зеркала «затуманивали» и наклоняли так, чтобы отражённый свет из ниши за сценой был виден в зрительном зале. В нише уже появлялся актёр, играющий призрака.
    Ссылка на видео проведения опыта: https://www.dropbox.com/s/hysbxxeflb7n5zn/VID_20170517_222039.mp4?dl=0
    Опыт 3. Преломление света. (стр. 159, рис. 139)
    Цель опыта — доказать, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред; доказать, что угол падения светового луча (? 0°), идущего из менее плотной среды в более плотную, больше угла его преломления.
    В жизни мы часто встречаемся с преломлением света. Например, кладя в прозрачный стакан с водой совершенно прямую ложку мы видим, что её изображение изгибается на границе двух сред (воздуха и воды), хотя на самом деле ложка остаётся прямой.
    Чтобы получше рассмотреть это явление, понять, почему оно происходит и доказать закон преломления света (лучи, падающий и преломлённый, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведённым к границе раздела двух сред в точке падения луча; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред) на примере, проведём опыт.
    Оборудование: две среды разной плотности (воздух, вода), прозрачная тара для воды, источник света (лазерная указка), лист бумаги.
    Ход опыта
    Нальём воду в тару, за ней на некотором расстоянии разместим лист.
    Направим луч света в воду под углом, ? 0°, так как при 0° преломления не происходит, а луч переходит в другую среду без изменений.
    Проведем перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения луча.
    Измерим угол падения светового луча (∠?).
    Измерим угол преломления светового луча (∠?).
    Сравним углы, составим отношение их синусов (для нахождения синусов можно воспользоваться таблицей Брадиса).
    Запишем результаты.
    Изменим угол падения, передвигая источник света, повторим пункты 4-7.
    Сравним значения отношений синусов в обоих случаях.
    Предположим, что световые лучи, проходя через среды разной плотности, испытывали преломление. При этом углы падения и преломления не могут быть равны, а отношения синусов этих углов не равны одному. Если преломления не произошло, то есть свет перешёл из одной среды в другую, не меняя своё направление, то данные углы будут равными (отношение синусов равных углов равно одному). Чтобы подтвердить или опровергнуть предположение, рассмотрим результаты опыта.
    Результаты опыта в первом случае:
    ∠? = 20
    ∠?= 15
    20 > 15
    ∠? >∠?
    sin∠? = 0,34 = 1,30
    sin∠? 0,26
    Результаты опыта во втором случае:
    ∠??= 50
    ∠??= 35
    50 > 35
    ∠?? > ∠??
    sin∠??= 0,77 = 1,35
    sin∠?? 0,57
    Сравнение отношений синусов:
    1,30 ~1,35 (из-за погрешностей в измерениях)
    sin∠? = sin∠?? = 1,3
    sin∠?  sin∠??
    По результатам опыта при преломлении света, идущего из менее плотной среды в более плотную, угол падения больше угла преломления. отношения синусов падающих и преломлённых углов равны (но не равны одному), то есть являются постоянной величиной для двух данных сред. Направление луча при попадании в среду другой плотности изменяется из-за изменения скорости света в среде. В более плотной среде (здесь — в воде) свет распространяется медленнее, поэтому и изменяется угол прохождения света сквозь пространство.
    Вывод
    С помощью проведённого опыта и измерений я доказала, что при преломлении света отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для обоих сред, при прохождении световых лучей из менее плотной среды в более плотную, угол падения меньше угла преломления.
    Явление в жизни
    С преломлением света мы также встречаемся довольно часто, можно привести множество примеров искажения видимого изображения при прохождении сквозь воду и другие среды. Наиболее интересный пример – возникновение миража в пустыне. Мираж происходит при преломлении световых лучей, проходящих из теплых слоёв воздуха (менее плотных) в холодные слои, что нередко можно наблюдать в пустынях.
    Человеком преломление света используется в различных устройствах, содержащих линзы (свет преломляется при прохождении сквозь линзу). Например, в оптических приборах, таких как бинокль, микроскоп, телескоп, в фотоаппаратах. Также человек изменяет направление света с помощью его прохождения сквозь призму, где свет преломляется несколько раз, входя и выходя из неё.
    Ссылка на видео проведения опыта: https://www.dropbox.com/s/d76yt1ph1z1dm0x/VID_20170522_224448.mp4?dl=0
    Цели работы достигнуты.

  3. Branis Ответить

    В этой главе обсуждается прямолинейность распространения света, ход лучей, законы отражения и образования изображений. Простые представления о прямолинейном распространении света и законах отражения подводят итоги всей огромной массе накопленных экспериментальных данных.
     [24]
    Проведенный анализ вопроса о прямолинейности распространения световых волн дает возможность оценить границы применимости этого понятия. Пренебрегать дифракционными явлениями и рассматривать свет распространяющимся прямолинейно вдоль лучей, исходящих от источника, допустимо лишь, если размеры экрана велики по сравнению с размерами зон Френеля. Чем короче длина волны Я, тем меньше размеры этих зон и тем точнее можно пользоваться приближенными понятиями лучевой ( геометрической) оптики. Так как длины волн видимого света очень малы, порядка 0 4 – 0 8 мк, то при наблюдениях макроскопических тел этими приближениями можно пользоваться с достаточной для практики точностью. Однако при уменьшении размеров наблюдаемых тел начинают проявляться дифракционные явления.
     [25]
    Приведите еще примеры, подтверждающие прямолинейность распространения света.
     [26]
    Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света. Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени.
     [27]

    Прямолинейные волны, прошедшие через зазор. Обратите внимание на загибание воля за краями барьеров.| C. 20. Три случаи прохождения первоначально прямолинеГжьик волн через одно и то же отверстие. Загибание волн заметно ослабевает с уменылеинем длины волны.
     [28]
    Дифракция волн крайне затрудняет объяснение прямолинейности распространения света при помощи волновой модели. Если свет представляет собой волны, то при прохождении через небольшое отверстие часть света должна загибаться, вместо того чтобы проходить прямо вперед. Волновая модель света должна предусматривать по меньшей мере одно большое различие между световыми и водяными волнами.
     [29]
    Геометрическая оптика основана на принципе прямолинейности распространения света в однородной среде. Кроме того, принималось как совершенно самоочевидное, что световой пучок можно всегда разбить на любое число бесконечно тонких лучей и рассматривать распространение каждого из этих лучей отдельно.
     [30]
    Страницы:  
       1
       2
       3
       4

  4. Kajirr Ответить




    § 63. Источники света. Распространение света
    Ещё в глубокой древности учёные интересовались природой света. Что такое свет? Почему одни предметы цветные, а другие белые или чёрные?
    Опытным путём было установлено, что свет нагревает тела, на которые он падает. Следовательно, он передаёт этим телам энергию. Вам уже известно, что одним из видов теплопередачи является излучение. Свет — это излучение, но лишь та его часть, которая воспринимается глазом. В этой связи свет называют видимым излучением.
    Поскольку свет — это излучение, то ему присущи все особенности этого вида теплопередачи. Это значит, что перенос энергии может осуществляться в вакууме, а энергия излучения частично поглощается телами, на которые оно падает. Вследствие этого тела нагреваются.
    Тела, от которых исходит свет, являются источниками света. Источники света подразделяются на естественные и искусственные.
    Естественные источники света — это Солнце, звёзды, атмосферные разряды, а также светящиеся объекты животного и растительного мира. Это могут быть светлячки, гнилушки и пр.

    Естественные источники света:
    а – светлячок; б – медуза
    Искусственные источники света, в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения излучения, разделяют на тепловые и люминесцирующие.
    К тепловым относят электрические лампочки, пламя газовой горелки, свечи и др.

    Искусственные источники света:
    а — свеча; б — люминесцентная лампа
    Люминесцирующими источниками являются люминесцентные и газосветовые лампы.
    Мы видим не только источники света, но и тела, которые не являются источниками света, — книгу, ручку, дома, деревья и др. Эти предметы мы видим только тогда, когда они освещены. Излучение, идущее от источника света, попав на предмет, меняет своё направление и попадает в глаз.
    На практике все источники света имеют размеры. При изучении световых явлений мы будем пользоваться понятием точечный источник света.
    Если размеры светящегося тела намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие, то светящееся тело можно считать точечным источником.
    Громадные звёзды, во много раз превосходящие Солнце, воспринимаются нами как точечные источники света, так как находятся на колоссальном расстоянии от Земли.
    Ещё одно понятие, которым мы будем пользоваться в этом разделе, — световой луч.
    Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света.
    Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно.
    Прямолинейное распространение света — факт, установленный в глубокой древности. Об этом писал ещё основатель геометрии Евклид (300 лет до нашей эры).

    Звездное небо
    Древние египтяне использовали закон прямолинейного распространения света для установления колонн по прямой линии. Колонны располагались так, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не были видны все остальные (рис. 122).

    Рис. 122. Применение закона прямолинейного распространения света
    Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени и полутени. Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на Земле в солнечный день.
    На рисунке 123 показана тень, полученная на экране при освещении точечным источником света S непрозрачного шара А. Поскольку шар непрозрачен, то он не пропускает свет, падающий на него. В результате на экране образуется тень.

    Рис. 123. Получение тени
    Тень — это та область пространства, в которую не попадает свет от источника.
    Такую тень можно получить в тёмной комнате, освещая шар карманным фонарём. Если провести прямую через точки S и А (см. рис. 123), то на ней будет лежать и точка В. Прямая SB является лучом света, который касается шара в точке А. Если бы свет распространялся не прямолинейно, то тень могла бы не образоваться. Такую чёткую тень мы получили потому, что расстояние между источником света и экраном намного больше, чем размеры лампочки.
    Теперь возьмём большую лампу, размеры которой будут сравнимы с расстоянием до экрана (рис. 124). Вокруг тени на экране образуется частично освещенное пространство — полутень.

    Рис. 124. Получение полутени
    Полутень — это та область, в которую попадает свет от части источника света.
    Описанный выше опыт также подтверждает прямолинейное распространение света. Поскольку в данном случае источник света состоит из множества точек и каждая из них испускает лучи, то на экране имеются области, в которые свет от одних точек попадает, а от других нет. Там и образуется полутень. Это области А и Б.
    Часть поверхности экрана окажется совершенно неосвещённой. Это центральная область экрана. Здесь наблюдается полная тень.
    Образованием тени при падении света на непрозрачный предмет объясняются такие явления, как затмения Солнца и Луны.
    При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Землёй и Солнцем или Земля — между Луной и Солнцем. В этих случаях наблюдаются солнечные или лунные затмения.
    Во время лунного затмения Луна попадает в тень, отбрасываемую Землёй (рис. 125).

    Рис. 125. Лунное затмение
    Во время солнечного затмения (рис. 126) тень от Луны падает на Землю.

    Рис. 126. Солнечное затмение
    В тех местах Земли, куда упала тень, будет наблюдаться полное затмение Солнца. В местах полутени только часть Солнца будет закрыта Луной, т. е. произойдёт частное затмение Солнца. В остальных местах на Земле затмение наблюдаться не будет.
    Поскольку движения Земли и Луны хорошо изучены, то затмения предсказываются на много лет вперёд. Учёные пользуются каждым затмением для разнообразных научных наблюдений и измерений. Полное солнечное затмение даёт возможность наблюдать внешнюю часть атмосферы Солнца (солнечную корону, рис. 127). В обычных условиях солнечная корона не видна из-за ослепительного блеска поверхности Солнца.

    Рис. 127. Солнечная корона

    Вопросы

    Что такое луч света?
    В чём состоит закон прямолинейного распространения света?
    Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
    Пользуясь рисунком 123, объясните, как образуется тень.
    При каких условиях наблюдается не только тень, но и полутень?
    Пользуясь рисунком 124, объясните, почему в некоторых областях экрана получается полутень.

    Упражнение 44

    Какие источники света изображены на рисунке 128?

    Рис. 128
    На рисунке 129 изображена схема опыта по получению тени от двух источников света S1 и S2. Источник S1 — маленькая лампочка красного цвета, источник S2 — синего. Перечертите схему в тетрадь и раскрасьте рисунок. Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света.

    Рис. 129
    При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны (см. рис. 126). Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени; полутени? Ответ обоснуйте.

    Задание

    В куске плотного картона сделайте отверстие диаметром 3—5 мм. Расположите этот кусок картона на расстоянии примерно 10—15 см от стены, находящейся против окна. На стене вы увидите уменьшенное, перевёрнутое, слабо освещенное изображение окна. Получение такого изображения предмета через малое отверстие служит ещё одним доказательством прямолинейного распространения света. Объясните наблюдаемое явление.
    Чтобы получить изображение предмета при помощи малого отверстия, изготовьте прибор, называемый «камера-обскура» (тёмная комната). Для этого картонную или деревянную коробку обклейте чёрной бумагой, в середине одной из стенок проделайте маленькое отверстие (примерно 3—5 мм в диаметре), а противоположную стенку замените матовым стеклом или плотной бумагой. Получите при помощи изготовленной камеры-обскуры изображение хорошо освещенного предмета. Такие камеры раньше использовали для фотографирования, но только неподвижных объектов, так как выдержка должна была составлять несколько часов.
    Подготовьте презентацию по теме «Солнечные и лунные затмения».

  5. F@RTOBЫЙ Ответить


    Ещё в глубокой древности учёные интересовались природой света. Что такое свет? Почему одни предметы цветные, а другие белые или чёрные?
    Опытным путём было установлено, что свет нагревает тела, на которые он падает. Следовательно, он передаёт этим телам энергию. Вам уже известно, что одним из видов теплопередачи является излучение. Свет — это излучение, но лишь та его часть, которая воспринимается глазом. В этой связи свет называют видимым излучением.
    Поскольку свет — это излучение, то ему присущи все особенности этого вида теплопередачи. Это значит, что перенос энергии может осуществляться в вакууме, а энергия излучения частично поглощается телами, на которые оно падает. Вследствие этого тела нагреваются.
    Тела, от которых исходит свет, являются источниками света. Источники света подразделяются на естественные и искусственные.
    Естественные источники света — это Солнце, звёзды, атмосферные разряды, а также светящиеся объекты животного и растительного мира. Это могут быть светлячки, гнилушки и пр.

    Искусственные источники света, в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения излучения, разделяют на тепловые и люминесцирующие.
    К тепловым относят электрические лампочки, пламя газовой горелки, свечи и др.
    Люминесцирующими источниками являются люминесцентные и газосветовые лампы.
    Мы видим не только источники света, но и тела, которые не являются источниками света, — книгу, ручку, дома, деревья и др. Эти предметы мы видим только тогда, когда они освещены. Излучение, идущее от источника света, попав на предмет, меняет своё направление и попадает в глаз.
    На практике все источники света имеют размеры. При изучении световых явлений мы будем пользоваться понятием точечный источник света.
    Если размеры светящегося тела намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие, то светящееся тело можно считать точечным источником.
    Громадные звёзды, во много раз превосходящие Солнце, воспринимаются нами как точечные источники света, так как находятся на колоссальном расстоянии от Земли.
    Ещё одно понятие, которым мы будем пользоваться в этом разделе, — световой луч.
    Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света.

    Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно.
    Прямолинейное распространение света — факт, установленный в глубокой древности. Об этом писал ещё основатель геометрии Евклид (300 лет до нашей эры).

    Древние египтяне использовали закон прямолинейного распространения света для установления колонн по прямой линии. Колонны располагались так, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не были видны все остальные (рис. 122).
    Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени и полутени. Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на Земле в солнечный день.
    На рисунке 123 показана тень, полученная на экране при освещении точечным источником света S непрозрачного шара А. Поскольку шар непрозрачен, то он не пропускает свет, падающий на него. В результате на экране образуется тень.
    Тень — это та область пространства, в которую не попадает свет от источника.
    Такую тень можно получить в тёмной комнате, освещая шар карманным фонарём. Если провести прямую через точки S и А (см. рис. 123), то на ней будет лежать и точка В. Прямая SB является лучом света, который касается шара в точке А. Если бы свет распространялся не прямолинейно, то тень могла бы не образоваться. Такую чёткую тень мы получили потому, что расстояние между источником света и экраном намного больше, чем размеры лампочки.

    Теперь возьмём большую лампу, размеры которой будут сравнимы с расстоянием до экрана (рис. 124). Вокруг тени на экране образуется частично освещённое пространство — полутень.
    Полутень — это та область, в которую попадает свет от части источника света.
    Описанный выше опыт также подтверждает прямолинейное распространение света. Поскольку в данном случае источник света состоит из множества точек и каждая из них испускает лучи, то на экране имеются области, в которые свет от одних точек попадает, а от других нет. Там и образуется полутень. Это области А и В.
    Часть поверхности экрана окажется совершенно неосвещённой. Это центральная область экрана. Здесь наблюдается полная тень.
    Образованием тени при падении света на непрозрачный предмет объясняются такие явления, как затмения Солнца и Луны.
    При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Землёй и Солнцем или Земля — между Луной и Солнцем. В этих случаях наблюдаются солнечные или лунные затмения.
    Во время лунного затмения Луна попадает в тень, отбрасываемую Землёй (рис. 125).
    Во время солнечного затмения (рис. 126) тень от Луны падает на Землю.


    В тех местах Земли, куда упала тень, будет наблюдаться полное затмение Солнца. В местах полутени только часть Солнца будет закрыта Луной, т. е. произойдёт частное затмение Солнца. В остальных местах на Земле затмение наблюдаться не будет.
    Поскольку движения Земли и Луны хорошо изучены, то затмения предсказываются на много лет вперёд. Учёные пользуются каждым затмением для разнообразных научных наблюдений и измерений. Полное солнечное затмение даёт возможность наблюдать внешнюю часть атмосферы Солнца (солнечную корону, рис. 127). В обычных условиях солнечная корона не видна из-за ослепительного блеска поверхности Солнца.

    Вопросы

    1. Что такое луч света?
    2. В чём состоит закон прямолинейного распространения света?
    3. Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
    4. Пользуясь рисунком 123, объясните, как образуется тень.
    5. При каких условиях наблюдается не только тень, но и полутень?
    6. Пользуясь рисунком 124, объясните, почему в некоторых областях экрана получается полутень.

    Упражнение 44

    1. Какие источники света изображены на рисунке 128?


    2. На рисунке 129 изображена схема опыта по получению тени от двух источников света S1 и S2. Источник S1 — маленькая лампочка красного цвета, источник S2 — синего. Перечертите схему в тетрадь и раскрасьте рисунок. Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света.
    3. При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны (см. рис. 126). Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени; полутени? Ответ обоснуйте.

    Задание

    1. В куске плотного картона сделайте отверстие диаметром 3—5 мм. Расположите этот кусок картона на расстоянии примерно 10—15 см от стены, находящейся против окна. На стене вы увидите уменьшенное, перевёрнутое, слабо освещённое изображение окна. Получение такого изображения предмета через малое отверстие служит ещё одним доказательством прямолинейного распространения света. Объясните наблюдаемое явление.
    2. Чтобы получить изображение предмета при помощи малого отверстия, изготовьте прибор, называемый «камера-обскура» (тёмная комната). Для этого картонную или деревянную коробку обклейте чёрной бумагой, в середине одной из стенок проделайте маленькое отверстие (примерно 3—5 мм в диаметре), а противоположную стенку замените матовым стеклом или плотной бумагой. Получите при помощи изготовленной камеры-обскуры изображение хорошо освещённого предмета. Такие камеры раньше использовали для фотографирования, но только неподвижных объектов, так как выдержка должна была составлять несколько часов.
    3. Подготовьте презентацию по теме «Солнечные и лунные затмения».

  6. only yours Ответить

    Как мы видели, с помощью метода зон Френеля удается объяснить результаты опытов по пропусканию света через отверстия малых размеров, сравнимых с размерами зоны Френеля. Но можно ли объяснить с помощью метода зон Френеля световые явления, наблюдаемые в большинстве случаев, когда размеры отверстий, через которые проходит свет, значительно превышают размеры зоны Френеля?
    Важнейшим свойством света, обнаруживаемым в этих условиях, является прямолинейность его распространения. Оно сводится к двум фактам: 1) освещенность в точке против центра отверстия большого размера не зависит от размеров отверстия; 2) освещенность в области геометрической тени равна нулю.
    Первый из них с помощью метода зон Френеля объясняется так. Если в отверстии укладывается большое число зон Френеля, то для нахождения суммарного их действия в точке О нужно учитывать не только существование разности хода от двух соседних зон, но еще и плавное убывание амплитуды колебаний, возбуждаемых зонами, все более далекими от центральной зоны. Будем считать, что действие второй зоны в точке О полностью компенсируется действием прилегающих к ней половин первой и третьей зон, а действие четвертой зоны компенсируется действием прилегающих к ней половин третьей и пятой зон и т. д. Продолжая рассуждать таким образом, мы придем к выводу, что освещенность в точке О, создаваемая в результате сложения действия от всех вторичных источников, расположенных на зонах Френеля, укладывающихся в отверстии, равна освещенности, создаваемой совместным действием внутренней половины первой зоны и наружной половины последней. Если отверстие в экране велико, то угол а между нормалью к волновому фронту у края отверстия и направлением

  7. Gora Ответить

    Дифракция Френеля на диске:Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника , встречает на своем пути диск. Дифракционная картина наблюдается на экране в точке . Пусть диск закрывает первых зон Френеля. Тогда амплитуда результирующего колебания в точке равна: . Т.к. слагаемое в скобках равно 0, то . Следовательно, в точке всегда будет светлое пятно, окруженное концентрическими светлыми и темными кольцами, а интенсивность убывает с расстоянием от центров картины.
    11.Дифракция в параллельных лучах была рассмотрена Фраунгофером в 1821-1822 гг. Для получения пучка параллельных лучей света, падающих на щель или отверстие, обычно пользуются небольшим источником света, который помещается в фокусе собирающей линзы Л.
    Пусть параллельный пучок монохроматического света падает нормально на непрозрачный экран, в котором прорезана узкая щель ВС, имеющая постоянную ширину bи длину l>>b (см. рис.4,а). Оптическая разность хода между крайними лучами ВМ и CN, идущими от щели под углом j к оптической оси линзы OF0 D=CD=bsinj.
    Разобьем щель ВС на зоны Френеля, имеющие вид полос, параллельных ребру В щели. Ширина каждой зоны выбирается (согласно методу зон Френеля) так, чтобы разность хода от краев этих зон была равна l/2. При интерференции света от каждой пары соседних зон амплитуда результирующих колебаний равна нулю, так как эти зоны вызывают колебания с одинаковыми амплитудами, но противоположными фазами.Всего на ширине щели уместится D: l/2= bsinj/(l/2) зон. Если число зон четное, т.е.
    bsinj/(l/2)=±2m или bsinj=±ml , m=1,2,3…, (8)
    то наблюдается дифракционный минимум (темная полоса).
    Если число зон нечетное, т.е.
    bsinj/(l/2)=±(2m+1)или bsinj=±(2m+1) , m=1,2,3…, (9)
    то наблюдается дифракционный максимум (светлая полоса).
    В направлении j = 0 наблюдается самый интенсивный центральный максимум нулевого порядка.
    Распределение интенсивности на экране, полученное вследствие дифракции (дифракционный спектр) приведено на рис.4б. Расчеты показывают, что интенсивности в центральном и последующем максимумах относятся как 1:0,045:0,016:0,008:…, т.е. основная часть световой энергии сосредоточена в центральном максимуме.
    Углы, под которыми наблюдаются максимумы всех порядков, начиная с первого, зависят от длины волны света l. Поэтому, если щель освещать немонохроматическим светом, то максимумы, соответствующие разным длинам волн, будут наблюдаться под разными углами и, следовательно, будут пространственно разделены на экране. Получим дифракционный спектр, в отличие от призматического спектра (см. дисперсию).
    12. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЁТКА – оптич. элемент, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесённых тем или иным способом на плоскую или вогнутую оптич. поверхность. Д. р. используется в спектральных приборах в качестве диспергирующей системы для пространственного разложения эл–магн. излучения в спектр. Фронт световой волны, падающей на Д. р., разбивается её штрихами на отдельные когерентные пучки, к-рые, претерпев дифракцию на штрихах, интерферируют (см. Интерференция света), образуя результирующее пространственное распределение интенсивности света – спектр излучения.
    Существуют отражательные и прозрачные Д. р. На первых штрихи нанесены на зеркальную (металлич.) поверхность, и результирующая интерференционная картина образуется в отражённом от решётки свете. На вторых штрихи нанесены на прозрачную (стеклянную) поверхность, и интерференц. картина образуется в проходящем свете.
    Если штрихи нанесены на плоскую поверхность, то такие Д. р. наз. плоскими, если на вогнутую – вогнутыми. В современных спектральных приборах используются как плоские, так и вогнутые Д. р., гл. обр. отражательные.
    Плоские отражательные Д. р., изготовляемые с помощью спец. делительных машин с алмазным резцом, имеют прямолинейные, строго параллельные друг другу и эквидистантные штрихи одинаковой формы, к-рая определяется профилем режущей грани алмазного резца. Такая Д. р. представляет собой периодич. структуру с пост. расстоянием d между штрихами (рис. 1), к-рое наз. периодом Д. р. Различают амплитудные и фазовые Д. р. У первых периодически изменяется коэфф. отражения или пропускания, что вызывает изменение амплитуды падающей световой волны (такова решётка из щелей в непрозрачном экране). У фазовых Д. р. штрихам придаётся спец. форма, к-рая периодически изменяет фазу световой волны.

    Рис. 1. Схема одномерной периодической структуры плоской дифракционной решётки (сильно увеличено): d – период решётки; W – длина нарезной части решётки.
    13.
    Поляризованный свет – свет в котором колебания светового вектора, каким то образом упорядочены.
    Естественный свет – свет в котором все направления колебания светового вектора Е равновероятны.
    P = (Imax – Imin)/( Imax + Imin)(3)
    называется степенью поляризации. Для плоско поляризованного света Imin = 0 и Р=1; для естественного света Imax = Imin и Р = 0. Т.е. любой естественный луч света не поляризован. К эллиптически поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания вектора напряженности электрического поля Е полностью упорядочены)
    Закон Малюса: I=I0*cos2?
    Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

    где — интенсивность падающего на поляризатор света, — интенсивность света, выходящего из поляризатора, — коэффициент пропускания поляризатора.
    Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 году.
    В релятивистской форме

    где и — циклические частоты линейно поляризованных волн, падающей на поляризатор и вышедшей из него.
    Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса. По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах. Потери на отражение, зависящие от и не учитываемые законом Малюса, определяются дополнительно.

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *