Fyzika světelných jevů. Opakování tématu "světelné jevy". Ledové krystaly v oblacích

Atmosférické optické jevy ohromují představivost krásou a rozmanitostí vytvořených iluzí. Nejpozoruhodnější jsou sloupy světla, falešná slunce, ohnivé kříže, gloria a zlomený duch, které jsou neznalými lidmi často mylně považovány za Zázrak nebo Zjevení Páně.

Téměř vodorovný oblouk nebo "ohnivá duha". Světlo prochází ledovými krystaly v cirrových mracích. Velmi vzácný výskyt, protože jak ledové krystaly, tak i sluneční světlo musí být vůči sobě v určitém úhlu, aby se vytvořil efekt "ohnivé duhy".

"Ghost of the Brocken". Tento jev dostal své jméno podle vrcholu Brocken v Německu, kde lze tento efekt pravidelně pozorovat: člověk stojící na kopci nebo hoře, za kterým vychází nebo zapadá slunce, zjistí, že jeho stín dopadající na mraky je neuvěřitelně obrovský . Je to způsobeno tím, že nejmenší kapky mlhy se zvláštním způsobem lámou a odrážejí sluneční světlo.

cirkumzenitální oblouk. Oblouk se středem v zenitu, který se nachází přibližně 46° nad Sluncem. Je vidět jen zřídka a jen na pár minut, má jasné barvy, jasné obrysy a je vždy rovnoběžné s horizontem. Vnějšímu pozorovateli připomene úsměv Cheshire Cat nebo obrácenou duhu.

"Zamlžená" duha. Mlžné halo vypadá jako bezbarvá duha. Mlha, ze které vzniká toto halo, se skládá z menších částeček vody a světlo, lámající se v drobných kapičkách, ji nezbarví.

Gloria. Tento efekt lze pozorovat pouze na oblacích, které jsou přímo před divákem nebo pod ním, v bodě, který je na opačné straně než zdroj světla. Gloria je tedy vidět pouze z hory nebo z letadla a zdroje světla (Slunce nebo Měsíc) musí být přímo za pozorovatelem.

Halo na 22º. Bílé kruhy světla kolem Slunce nebo Měsíce, které jsou výsledkem lomu nebo odrazu světla ledovými nebo sněhovými krystaly v atmosféře, se nazývají hala. Během chladného období odrážejí svatozáře tvořené ledovými a sněhovými krystaly na zemském povrchu sluneční světlo a rozptylují je různými směry, čímž vzniká efekt zvaný „diamantový prach“.

Duhové mraky. Když je Slunce pod určitým úhlem vůči kapkám vody, které tvoří mrak, tyto kapičky lámou sluneční světlo a vytvářejí neobvyklý efekt"duhový oblak", maluje ho všemi barvami duhy.

Lunární duha (noční duha)- duha generovaná Měsícem ve větší míře než Sluncem. Lunární duha je poměrně bledší než ta obvyklá. Je to proto, že Měsíc produkuje méně světla než Slunce. Lunární duha je vždy na opačné straně oblohy než Měsíc.

Parhelium- jedna z forem halo, ve které je na obloze pozorován jeden nebo více dalších snímků Slunce.
Pohádka o Igorově tažení zmiňuje, že před ofenzívou Polovců a zajetím Igora „zářila nad ruskou zemí čtyři slunce“. Válečníci to brali jako znamení blížících se velkých potíží.

polární záře- záře horních vrstev atmosfér planet s magnetosférou v důsledku jejich interakce s nabitými částicemi slunečního větru.

Oheň svatého Elma- výboj ve formě světelných paprsků nebo střapců, které se vyskytují na ostrých koncích vysokých předmětů (věže, stožáry, osamělé stromy, ostré vrcholky skal atd.) při vysokém napětí elektrické pole v atmosféře.

Zodiakální světlo. Difúzní záře noční oblohy, kterou vytváří sluneční světlo odražené od částic meziplanetárního prachu, se také nazývá zvířetníkové světlo. Zodiakální světlo lze pozorovat večer na západě nebo ráno na východě.

Pilíře světla. Ploché ledové krystaly odrážejí světlo v horních vrstvách atmosféry a tvoří vertikální sloupy světla, které jakoby vystupují ze zemského povrchu. Zdrojem světla může být Měsíc, Slunce nebo světla umělého původu.

Hvězdná dráha. Pouhým okem neviditelný, lze jej zachytit na kameru.

Bílá duha. Fotografie pořízená na Golden Gate Bridge v San Franciscu

Buddhovo světlo. Tento jev je podobný Brocken Ghost. Sluneční paprsky se odrážejí od atmosférických kapiček vody nad mořem a stínem letadla uprostřed duhového kruhu...

Zelený paprsek."Když je zapadající Slunce zcela mimo dohled, poslední záblesk vypadá nápadně zeleně. Efekt je vidět pouze z míst, kde je horizont nízko a daleko. Trvá jen několik sekund."

Mirage, známý přírodní úkaz...

měsíční duha- jedná se o poměrně vzácný jev v zemské atmosféře a objevuje se pouze při úplňku Měsíce. Pro vzhled lunární duhy je nutné: úplněk, nezakrytý mraky, a pád silného deště. Skutečná lunární duha je poloviční než obloha.

horský stín, pozorováno na pozadí večerních mraků:

Pozornost! Administrátorský web nenese odpovědnost za obsah metodologický vývoj, jakož i za soulad s vývojem federálního státního vzdělávacího standardu.

• Účastnice: Maksimova Anna Alekseevna
• Vedoucí: Gusarova Irina Viktorovna

Cíl - studovat světelné jevy a vlastnosti světla v experimentech, zvážit tři hlavní vlastnosti světla: přímost šíření, odraz a lom světla v prostředích různé hustoty.

úkoly:

1. Připravte vybavení.
2. Proveďte potřebné experimenty.
3. Analyzujte a prezentujte výsledky.
4. Udělejte závěr.

Relevantnost

PROTI Každodenní život se světelnými jevy a jejich různými vlastnostmi jsme neustále konfrontováni, s vlastnostmi světla je spojena i práce mnoha moderních mechanismů a zařízení. Světelné jevy se staly nedílnou součástí života lidí, proto je jejich studium relevantní.

Níže uvedené experimenty vysvětlují takové vlastnosti světla, jako je přímost šíření, odraz a lom světla.

Pro prozřetelnost a popis pokusů je vhodné 13. stereotypní vydání učebnice A. V. Peryškina „Fyzika. 8. třída." (Drofa, 2010)

Bezpečnost

Elektrická zařízení zapojená do experimentu jsou plně funkční, napětí na nich nepřesahuje 1,5 V.

Zařízení je stabilně umístěno na stole, je dodržován provozní stav.

Na konci experimentů se elektrické spotřebiče vypnou, zařízení se odstraní.

Zkušenosti 1. Přímé šíření světla. (str. 149, obr. 120), (str. 149, obr. 121)

Účel zkušenosti- dokázat na dobrém příkladu přímočarost šíření světelných paprsků v prostoru.

Přímé šíření světla je jeho vlastnost, se kterou se setkáváme nejčastěji. Při přímočarém šíření je energie ze světelného zdroje směrována k libovolnému předmětu podél přímých čar (světelných paprsků), aniž by se kolem něj ohýbala. Tento jev může vysvětlit existenci stínů. Ale kromě stínů jsou tu i polostín, částečně osvětlené oblasti. Abychom viděli, za jakých podmínek se tvoří stíny a polostínu a jak se v tomto případě šíří světlo, provedeme experiment.

Zařízení: neprůhledná koule (na niti), list papíru, bodový zdroj světla (svítilna), neprůhledná koule (na niti) menší velikosti, pro kterou zdrojem světla nebude bod, list papíru , stativ pro upevnění koulí.

Zažijte pokrok

Tvorba stínů

1. Uspořádejme předměty v pořadí kapesní svítilna-první koule (upevněná na stativu)-list.
2. Necháme stín zobrazit na listu.

Vidíme, že výsledkem experimentu byl jednotný stín. Předpokládejme, že se světlo šíří přímočaře, pak lze tvorbu stínu snadno vysvětlit: světlo vycházející z bodového zdroje podél světelného paprsku, který se dotýká extrémní body koule pokračovaly v přímce a za koulí, proto prostor za koulí není na listu osvětlen.

Předpokládejme, že se světlo šířilo podél zakřivených čar. V tomto případě by ohýbající se paprsky světla dopadaly také mimo kouli. Stín bychom neviděli, ale v důsledku experimentu se stín objevil.

Nyní zvažte případ, ve kterém se tvoří polostín.

Tvorba stínu a polostínu

1. Uspořádejme předměty v pořadí kapesní svítilna-druhá koule (upevněná na stativu)-list.
2. Osvětlete kouli baterkou.
3. Necháme na listu zobrazit stín i polostínu.

Tentokrát jsou výsledky experimentu stín a polostín. Jak stín vznikal, je již známo z příkladu výše. Nyní, abychom ukázali, že vznik polostínu není v rozporu s hypotézou přímočarého šíření světla, je nutné tento jev vysvětlit.
V tomto experimentu jsme vzali zdroj světla, který není bodem, tj. skládající se z mnoha bodů, ve vztahu ke kouli, z nichž každý vyzařuje světlo do všech směrů. Uvažujme nejvyšší bod světelného zdroje a světelný paprsek z něj vycházející do nejnižšího bodu koule. Pozorujeme-li pohyb paprsku za koulí k listu, pak si všimneme, že dopadá na hranici světla a polostínu. Paprsky z podobných bodů jdoucí tímto směrem (z bodu zdroje světla do opačného bodu osvětleného předmětu) vytvářejí polostínu. Ale pokud vezmeme v úvahu směr světelného paprsku z výše uvedeného bodu k hornímu bodu koule, pak bude dokonale vidět, jak paprsek dopadá do polostínu.

Z této zkušenosti vidíme, že vznik polostínu není v rozporu s přímočarým šířením světla.

Závěr

Pomocí tohoto experimentu jsem dokázal, že světlo se šíří přímočaře, vznik stínu a polostínu dokazuje přímočarost jeho šíření.

Fenomén v životě

Přímost šíření světla je v praxi hojně využívána. nejvíce jednoduchý příklad je obyčejná lampa. Tato vlastnost světla se také využívá ve všech zařízeních, která zahrnují lasery: laserové dálkoměry, zařízení na řezání kovů, laserová ukazovátka.

V přírodě se nemovitost nachází všude. Například světlo pronikající mezerami v koruně stromu tvoří dobře definovanou přímku procházející stínem. Samozřejmě, pokud mluvíme o velkých měřítcích, stojí za zmínku zatmění Slunce, kdy Měsíc vrhá na Zemi stín, díky kterému slunce ze Země (samozřejmě, povídáme si o jeho zastíněné oblasti) není vidět. Pokud by se světlo nešířilo přímočaře, tento neobvyklý jev by neexistoval.

Zkušenosti 2. Zákon odrazu světla. (str. 154, obr. 129)

Účel zkušenosti- dokažte, že úhel dopadu paprsku je roven úhlu jeho odrazu.

Odraz světla je také jeho nejdůležitější vlastností. Díky odražené světlo, který je zachycen lidským okem, můžeme vidět libovolné předměty.

Podle zákona odrazu světla leží paprsky, dopadající i odražené, ve stejné rovině s kolmicí nakreslenou k rozhraní mezi dvěma prostředími v místě dopadu paprsku; úhel dopadu se rovná úhlu odrazu. Zkontrolujme, zda jsou tyto úhly stejné, v experimentu, kde jako odraznou plochu vezmeme ploché zrcadlo.

Zařízení: speciální zařízení, což je kotouč s natištěnou kruhovou stupnicí, upevněný na stojanu, ve středu kotouče je vodorovně umístěné malé ploché zrcátko (takové zařízení lze vyrobit doma pomocí úhloměru místo kotouče s kruhová stupnice), zdrojem světla je iluminátor připevněný k okraji disku nebo laserové ukazovátko, měřicí list.

Zažijte pokrok

1. List položíme za zařízení.
2. Zapněte iluminátor a nasměrujte jej do středu zrcadla.
3. Nakreslíme kolmici k zrcadlu do bodu dopadu paprsku na plech.
4. Změřme úhel dopadu (ﮮα).
5. Změřme výsledný úhel odrazu (ﮮβ).
6. Zapišme si výsledky.
7. Změňme úhel dopadu pohybem iluminátoru, opakujte kroky 4, 5 a 6.
8. Porovnejme výsledky (hodnota úhlu dopadu s hodnotou úhlu odrazu v každém případě).

Výsledky experimentu v prvním případě:

∠α = 50°

∠p = 50°

∠α = ∠β

V druhém případě:

∠a = 25°

∠p = 25°

∠α = ∠β

Ze zkušenosti je vidět, že úhel dopadu světelného paprsku je roven úhlu jeho odrazu. Světlo dopadající na zrcadlový povrch se od něj odráží pod stejným úhlem.

Závěr

Pomocí zkušeností a měření jsem dokázal, že při odrazu světla se úhel jeho dopadu rovná úhlu odrazu.

Fenomén v životě

S tímto jevem se setkáváme všude, jelikož okem vnímáme světlo odražené od předmětů. Pozoruhodným viditelným příkladem v přírodě je záři jasného odraženého světla na vodě a jiných površích s dobrou odrazivostí (povrch absorbuje méně světla, než odráží). Také je třeba pamatovat na sluneční paprsky, které může každé dítě vypustit pomocí zrcátka. Nejsou ničím jiným než paprskem světla odraženým od zrcadla.

Člověk používá zákon odrazu světla v takových zařízeních, jako je periskop, zrcadlový reflektor světla (například reflektor na kolech).

Mimochodem, odrážením světla od zrcadla kouzelníci vytvořili mnoho iluzí, například iluzi „létající hlavy“. Muž byl umístěn v krabici mezi kulisami tak, že z krabice byla vidět pouze jeho hlava. Stěny krabice byly pokryty zrcadly nakloněnými ke krajině, jejichž odraz neumožňoval krabici vidět a zdálo se, že pod hlavou nic není a visí ve vzduchu. Pohled je to neobvyklý a děsivý. Reflexní triky se odehrávaly i v divadlech, kdy se musel na jeviště promítat duch. Zrcadla byla „zamlžená“ a nakloněna tak, aby v hledišti bylo vidět odražené světlo z niky za jevištěm. Ve výklenku se už objevil herec hrající ducha.

Zkušenosti 3. Lom světla.(str. 159, obr. 139)

Účel zkušenosti- dokažte, že poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu je konstantní hodnota pro dvě prostředí; dokažte, že úhel dopadu světelného paprsku (≠ 0°) přicházející z méně hustého prostředí do hustšího je větší než jeho úhel lomu.

V životě se často setkáváme s lomem světla. Když například vložíme dokonale rovnou lžičku do průhledné sklenice s vodou, vidíme, že se její obraz ohýbá na hranici dvou médií (vzduchu a vody), ačkoli ve skutečnosti lžička zůstává rovná.

Abychom tento jev lépe zvážili, pochopili, proč k němu dochází, a dokázali zákon lomu světla (paprsky, dopadající i lomené, leží ve stejné rovině s kolmicí nakreslenou na rozhraní mezi dvěma prostředími v místě dopadu paprsku poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu je hodnota konstantní pro dvě prostředí) na příkladu provedeme experiment.

Zařízení: dvě média různé hustoty (vzduch, voda), průhledná nádoba na vodu, zdroj světla (laserové ukazovátko), list papíru.

Zažijte pokrok

1. Nalijte vodu do nádoby a v určité vzdálenosti za ni položte list.
2. Nasměrujme paprsek světla do vody pod úhlem ≠ 0°, protože při 0° nedochází k lomu a paprsek prochází do jiného prostředí beze změny.
3. Nakreslete kolmici k rozhraní mezi dvěma prostředími v místě dopadu paprsku.
4. Změřme úhel dopadu světelného paprsku (∠α).
5. Změřme úhel lomu světelného paprsku (∠β).
6. Porovnejme úhly, udělejme poměr jejich sinusů (k nalezení sinus lze použít Bradisovu tabulku).
7. Zapišme si výsledky.
8. Změňme úhel dopadu pohybem zdroje světla, opakujte kroky 4-7.
9. Porovnejme hodnoty sinusových poměrů v obou případech.

Předpokládejme, že světelné paprsky procházející médii různých hustot prodělaly lom. V tomto případě se úhly dopadu a lomu nemohou rovnat a poměry sinů těchto úhlů nejsou rovné jedné. Pokud by nedošlo k lomu, to znamená, že světlo prošlo z jednoho prostředí do druhého, aniž by změnilo svůj směr, pak budou tyto úhly stejné (poměr sinů stejných úhlů je roven jedné). Chcete-li potvrdit nebo vyvrátit předpoklad, zvažte výsledky experimentu.

Výsledky experimentu v prvním případě:

∠α = 20

∠β = 15

∠α >∠β

sin∠α = 0,34 = 1,30

sin∠β 0,26

Výsledky experimentu v druhém případě:

∠α ˈ= 50

∠β ˈ= 35

∠α ˈ > ∠β ˈ

sin∠α ˈ= 0,77 = 1,35

sin∠β ˈ 0,57

Porovnání sinusových poměrů:

1,30 ~ 1,35 (kvůli chybám měření)

sin∠α = sin∠α ˈ = 1,3

sin∠β sin∠β ˈ

Podle výsledků experimentu, když se světlo láme z méně hustého prostředí na hustší, je úhel dopadu větší než úhel lomu. poměry sinů dopadajících a lomených úhlů jsou rovné (ale ne rovné jedné), to znamená, že jsou konstantní hodnotou pro dvě daná média. Směr paprsku při vstupu do prostředí s jinou hustotou se mění v důsledku změny rychlosti světla v prostředí. V hustším prostředí (zde ve vodě) se světlo šíří pomaleji, a proto se mění úhel průchodu světla prostorem.

Závěr

Pomocí zkušeností a měření jsem dokázal, že při lomu světla je poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu konstantní hodnotou pro obě prostředí, kdy světelné paprsky procházejí z méně husté střední až hustší, úhel dopadu je menší než úhel lomu.

Fenomén v životě

Poměrně často se také setkáváme s lomem světla, příkladů zkreslení viditelného obrazu při průchodu vodou a jinými médii lze uvést mnoho. Většina zajímavý příklad- vzhled přeludu v poušti. K přeludu dochází, když se světelné paprsky přecházející z teplých vrstev vzduchu (méně hustých) do studených vrstev lámou, což lze často pozorovat v pouštích.

Lidský lom světla se používá v různých zařízeních obsahujících čočky (světlo se láme při průchodu čočkou). Například v optické přístroje jako jsou dalekohledy, mikroskopy, dalekohledy, ve fotoaparátech. Člověk také mění směr světla tím, že ho prochází hranolem, kde se světlo několikrát láme, vstupuje do něj a opouští ho.

Cíle práce byly splněny.

Je těžké to přeceňovat. Závisí na něm veškerá lidská činnost od počátečních období až po současnost. Pro světelné toky je zemská atmosféra, která je v neustálém pohybu, jakýmsi optickým systémem, ve kterém se neustále mění parametry.

Příklady světelných jevů v atmosféře

Vrstvy plynného obalu naší planety se mísí, mění se jejich hustota, průhlednost, odráží se v nich část světla, osvětlující zemský povrch. V určitých případech je dráha paprsků ohnutá a vytváří ty nejúžasnější a nejbarevnější jevy v atmosféře. Některé z nich jsou velmi běžné, zatímco jiné nejsou lidem dobře známé.

Ne všechny fyzikální jevy jsou našemu oku přístupné. Světelné vzory hvězdné stopy lze například detekovat pouze pomocí kamery s dlouhou expozicí, která zachycuje, jak hvězdy zanechávají jedinečné stopy na obloze, když se Země otáčí kolem své osy. Proto se často používají speciální optická zařízení.

Přírodní atmosférické jevy, které jsou interakcí hry světla a plynného obalu naší planety, jsou úžasné v kráse a dostupné pro pozorování. Nejčastěji vznikají rozptylem paprsků, jejich lomem a difrakcí, když obcházejí hranice neprůhledných těles. V článku zvažujeme jedinečné příklady světelných jevů, které se vyskytují v atmosféře.

Duha

V dávných dobách byl považován za most spojující zemi a nebe. Filozof Descartes doložil teorii vzhledu duhy, založenou na lomu světelných paprsků. Ani on, ani Newton, který své znalosti doplnil, však nedokázali vysvětlit původ několika takových jevů současně pozorovaných na obloze. A teprve v 19. století byl astronom Erey schopen podat vysvětlení tohoto jevu: považoval oponu deště za strukturu, ve které dochází k difrakci světla. Jeho teorie je aktuální i dnes. Duha je pozorována, když sluneční paprsky osvětlují závoj deště, který se nachází na straně oblohy naproti svítidlu. Často se očím obdivujícího diváka objeví ne jedna, ale několik duh, ale uspořádání barev v nich je vždy stejné.

Takové světelné jevy v živé přírodě pozorujeme nejen v oparu deště, ale i na kapkách vody ve fontánách a jako zdroj světla slouží měsíc, slunce a obyčejný světlomet. Zajímavé je, že vědci, kteří se pustili do reprodukce jevu v umělých podmínkách, dostali asi devatenáct snímků.

Všichni nepochybně viděli obvyklou duhu, ale ta noční je považována za vzácný přírodní úkaz. V měsíčním světle se zdá bílá, ale jakmile se kapky deště zvětší, okamžitě se zbarví. Tento jev je stále často pozorován nad padajícími vodopády.

ohnivá duha

Vědci ji připisují nejvzácnější.Objevuje se se zvláštním uspořádáním slunce nad obzorem na pozadí ledových krystalků, jejichž tváře jsou rovnoběžné se zemí. Jen za takových podmínek světlo prochází do vertikální plochy, láme se a vychází do horizontály. A pak se našim užaslým očím zjeví mraky, připomínající pestrobarevný plápolající oheň, obloha jako by byla pokryta duhovým filmem.

světelný sloup

V dávných dobách byly světelné jevy vytvořené sluncem často mylně považovány za mystická znamení. Fyzika vysvětluje takové sloupy hrou slunečního světla s ledovými krystaly vytvořenými v horní části přírodní jev vždy bude mít barvu světelného zdroje a může to být slunce, měsíc nebo jakákoli lucerna. Ale pokud jsou tvořeny přirozenými svítidly, pak se takové sloupy ukáží jako mnohem delší.

Zvukové a světelné jevy doprovázejí vzhled polární záře, protože jasné záblesky jsou doprovázeny zvuky a praskáním, které ovlivňují rádiové vysílače, v důsledku čehož je komunikace přerušena nebo zcela zastavena.

Konečně

Fyzikální podstata světelných jevů byla předmětem zkoumání lidí již od pradávna. Optické efekty, které se vyskytují v atmosférických vrstvách Země, jsou uvažovány a podloženy vědecký bod vidění. Příklady světelných jevů ve fyzice uvedené v recenzi, a nejen ony, se pro člověka opakovaně staly skutečným šokem, nicméně i ty nejsložitější a nejbizarnější obrázky nyní nacházejí své vysvětlení. A mnoho jevů se opakovalo v umělých podmínkách. Hra světla odedávna přitahuje a ještě dlouho bude předmětem obdivu dalších generací sledujících, jak sluneční paprsek nebo měsíční svit dodává naší planetě jedinečný vzhled.

abstraktní

Na téma: světelné jevy

Doplnil: Khrapatov D. A.

Kontrolovány:

1. Světlo. Zdroje světla

2. Šíření světla

3. Odraz světla

4. Ploché zrcadlo

5. Zrcadlový a difuzní obraz

6. Lom světla

8. Obrazy dané čočkou

Světlo. Zdroje světla

Světlo ... jeho význam v našem životě je velmi velký. Je těžké si představit život bez světla. Všechno živé se totiž rodí a vyvíjí pod vlivem světla a tepla.

Činnost člověka v počátečních obdobích své existence - získávání potravy, ochrana před nepřáteli, lov - byla závislá na denním světle. Pak se člověk naučil zakládat a udržovat oheň, začal osvětlovat své obydlí, lovit pochodněmi. Ale ve všech případech se jeho činnost neobešla bez osvětlení.

Světlo vysílané nebeskými tělesy umožnilo určit polohu a pohyb Slunce, hvězd, planet, Měsíce a dalších satelitů. Studium světelných jevů pomohlo vytvořit přístroje, s jejichž pomocí poznali stavbu a dokonce i složení nebeských těles nacházejících se ve vzdálenosti mnoha miliard kilometrů od Země. Pozorování a fotografie planet pomocí dalekohledů byly použity ke studiu jejich oblačnosti, povrchových vlastností a rychlostí rotace. Můžeme říci, že astronomická věda vznikla a rozvíjela se díky světlu a vidění.

Vytvoření umělého osvětlení, tak potřebného pro člověka, je založeno na studiu světla. Světlo je potřeba všude: bezpečnost provozu je spojena s používáním světlometů, osvětlení vozovky; proti vojenské vybavení osvětlovací rakety, používají se světlomety; normální osvětlení pracoviště přispívá ke zvýšení produktivity; sluneční záření zvyšuje odolnost organismu vůči nemocem, zlepšuje náladu člověka.

co je světlo? Proč a jak to vnímáme?

Vědní obor věnovaný studiu světla se také nazývá optika (z řeckého optos - viditelný, viditelný).

Světelné (optické) záření je produkováno světelnými zdroji.

Existují přírodní a umělé zdroje světla. Mezi přirozené zdroje světla patří slunce, hvězdy, polární záře, blesky; na umělé - lampy, svíčky, TV a jiné.

Zdroj světla vidíme, protože záření vytvořené jménem dopadá do našich očí. Ale vidíme i těla, která nejsou zdrojem světla – stromy, domy, stěny místnosti, Měsíc, planety a tak dále. Vidíme je však pouze tehdy, když jsou osvětleny zdroji světla. Záření vycházející ze zdrojů světla, dopadající na povrch předmětů, mění svůj směr a vstupuje do očí.

2. Šíření světla

Optika je jednou z nejstarších věd.

Dávno předtím, než poznali, co je světlo, byly některé jeho vlastnosti objeveny a využity v praxi.

Na základě pozorování a experimentů byly stanoveny zákony šíření světla, využívající koncept paprsku světla.

PAPRSEK je čára, podél které se šíří světlo.

Zákon přímočarého šíření světla.

Světlo se v průhledném homogenním prostředí šíří přímočaře.

Pro tento zákon můžeme zvážit příklad - vytvoření stínu:

Chceme-li zabránit světlu z lampy, aby se dostalo do našich očí, můžeme jej zablokovat rukou nebo na lampu nasadit stínidlo. Pokud by světlo necestovalo v přímých liniích, mohlo by obejít okraje překážky a dostat se nám do očí. Například nelze „zablokovat“ zvuk z ruky, objede tuto překážku a my jej uslyšíme.

Pojďme se na tento fenomén podívat.

Vezměte žárovku z kapesní svítilny. Umístíme obrazovku v určité vzdálenosti od ní. Lampa zcela osvětlí obrazovku. Mezi žárovku a obrazovku umístíme neprůhledné těleso (například kovovou kouli). Nyní se na obrazovce objeví tmavý kruh, protože se za míčem vytvořil stín - prostor, do kterého nedopadá světlo ze zdroje.

Ale jasně popsaný stín, který se získá v popsané zkušenosti, v životě vždy nevidíme. Pokud jsou rozměry světelného zdroje mnohem větší, pak se kolem stínu vytvoří polostín. Pokud by naše oko bylo v oblasti stínu, pak bychom neviděli zdroj světla, ale z oblasti polostínu bychom viděli jeden z jeho okrajů. Zákon šíření světla používali staří Egypťané, aby instalovali sloupy, sloupy, stěny v přímé linii. Uspořádali sloupy tak, že kvůli sloupu nejblíže oku nebyly všechny ostatní vidět.

3. Odraz světla

Nasměrujme paprsek světla ze zdroje světla na obrazovku. Obrazovka bude osvětlená, ale mezi zdrojem a obrazovkou nic neuvidíme. Pokud mezi zdroj a obrazovku vložíte kus papíru, bude viditelný. To se děje proto, že záření, které dosáhlo povrchu listu, se odráží, mění svůj směr a vstupuje do našich očí. Celý paprsek světla se stane viditelným, pokud je vzduch mezi obrazovkou a zdrojem světla zaprášený. V tomto případě prachové částice odrážejí světlo a směřují je do očí pozorovatele.

Zákon odrazu světla:

Dopadající a odražené paprsky leží ve stejné rovině s kolmicí k odrazné ploše, vyvýšené v místě dopadu paprsku.

Nechť přímka MN je povrch zrcadla, AO dopadající a OB odražené paprsky, OS kolmice k povrchu zrcadla v bodě dopadu paprsku.

Úhel, který svírají dopadající paprsek AO a kolmice OS (úhel AOC), se nazývá úhel dopadu. Označuje se písmenem α („alfa“). Úhel, který svírá odražený paprsek OB a totéž kolmice k OS (tedy úhel COB) se nazývá úhel odrazu, označuje se písmenem β ("beta").

Pohybem zdroje světla po okraji kotouče měníme úhel dopadu paprsku. Pokus zopakujeme, ale nyní si pokaždé poznamenáme úhel dopadu a odpovídající úhel odrazu.

Pozorování a měření ukazují, že pro všechny hodnoty úhlu dopadu je zachována rovnost mezi ním a úhlem odrazu.

Takže druhý zákon odrazu světla říká: úhel odrazu se rovná úhlu dopadu.

4. Ploché zrcadlo

Zrcadlo, jehož povrch je rovina, se nazývá ploché zrcadlo.

Když je předmět před zrcadlem, zdá se, že za zrcadlem je stejný předmět, to, co vidíme za zrcadlem, se nazývá obraz předmětu.

Pro začátek si vysvětlíme, jak oko vnímá samotný předmět, například svíčku. Paprsky světla vyzařují z každého bodu lomítka do všech směrů. Některé z nich vstupují do oka v divergentním paprsku. Oko vidí (vnímá) bod v místě, odkud paprsky vycházejí, tzn. kde se protínají, což ve skutečnosti není bod.

Když se podíváme do zrcadla, vidíme virtuální obraz vlastní tváře.

Kolmo položíme kousek plochého skla – poslouží jako zrcadlo. Jelikož je ale sklo průhledné, vidíme i to, co je za ním. Před sklenici postavte zapálenou svíčku. Ve sklenici uvidíme její obraz. Na druhou stranu sklenice (tam, kde vidíme obrázek) dáme stejnou, ale nezapálenou svíčku a pohybujeme s ní, dokud se nám zdá, že svítí. To bude znamenat, že obrázek zapálené svíčky se nachází tam, kde stojí nezapálená svíčka.

Změřme vzdálenost od svíčky ke sklenici a od sklenice k obrázku svíčky. Tyto vzdálenosti budou stejné.

Zkušenosti také ukazují, že výška obrazu svíčky se rovná výšce svíčky samotné, tzn. rozměry obrázku v ploché zrcadlo rovna velikosti objektu.

Zkušenosti tedy ukazují, že obraz předmětu v plochém zrcadle má následující vlastnosti: tento obraz je imaginární, přímý, má stejnou velikost jako předmět, je umístěn ve stejné vzdálenosti za zrcadlem jako předmět vepředu zrcadla.

Obraz v plochém zrcadle má ještě jednu vlastnost. Podívejte se na svůj obrázek pravá ruka v plochém zrcadle jsou prsty na obrázku umístěny tak, jako by to byla levá ruka.

5. Zrcadlový a difuzní obraz

V plochém zrcadle vidíme obraz, který se jen málo liší od samotného předmětu. Důvodem je skutečnost, že povrch zrcadla je plochý a hladký a skutečnost, že zrcadlo odráží většinu světla dopadajícího na něj (od 70 do 90 %).

Zrcadlový povrch odráží paprsek světla dopadajícího na něj usměrněně. Nechejme například paprsek rovnoběžných paprsků ze slunce dopadat na zrcadlo. Paprsky se také odrážejí paralelním paprskem.

Jakékoliv nezrcadlové, tzn. hrubý, nehladký povrch rozptyluje světlo: odráží paprsek rovnoběžných paprsků dopadajících na něj všemi směry. To je vysvětleno skutečností, že hrubý povrch se skládá z velký počet velmi malé ploché povrchy uspořádané náhodně pod různými úhly vůči sobě. Každý malý plochý povrch odráží světlo v určitém směru. Ale všechny dohromady směrují odražené paprsky různými směry, tzn. rozptylovat světlo napříč různé směry.

6. Lom světla

Lžíce nebo tužka ponořená do sklenice s vodou se zdá být zlomená na hranici mezi vodou a vzduchem. To lze vysvětlit pouze tím, že paprsky světla vycházející ze lžičky mají ve vodě jiný směr než ve vzduchu.

Změna směru šíření světla při průchodu hranicí dvou prostředí se nazývá lom světla.

Když paprsek prochází ze skla (vody) do vzduchu, úhel lomu je větší než úhel dopadu.

Schopnost lomu paprsků v různých médiích je různá. Například diamant láme světelné paprsky silněji než voda nebo sklo.

Dopadá-li paprsek světla na povrch diamantu pod úhlem 60*, pak je úhel lomu paprsku přibližně 21*. Při stejném úhlu dopadu paprsku na hladinu vody je úhel lomu asi 30*.

Když paprsek prochází z jednoho média do druhého, světlo se láme podle následujících ustanovení:

1. Dopadající a lomené paprsky leží ve stejné rovině s kolmicí nakreslenou v bodě dopadu paprsku na rovinu oddělení dvou prostředí.

2. V závislosti na médiu, do kterého paprsek prochází, může být úhel lomu menší nebo větší než úhel dopadu.

7. Čočky

Odraz a lom světla slouží ke změně směru paprsků nebo, jak se říká, k ovládání světelných paprsků. To je základ pro vytvoření speciálních optických přístrojů, jako je světlomet, lupa, mikroskop, kamera a další. hlavní část většina z nich jsou čočky.

V optice se nejčastěji používají sférické čočky. Takové čočky jsou tělesa vyrobená z optického nebo organického skla, ohraničená dvěma kulovými plochami.

Čočky jsou různé, ohraničené na jedné straně kulovou plochou a na druhé plochou plochou, nebo konkávně-konvexní, ale nejčastěji se používají konvexní a konkávní.

Konvexní čočka převádí svazek rovnoběžných paprsků na sbíhající se, shromažďuje jej do jednoho bodu. Proto se konvexní čočce říká konvergující čočka.

Konkávní čočka převádí paprsek rovnoběžných paprsků na divergentní. Proto se konkávní čočka nazývá divergující čočka.

Uvažovali jsme o čočkách ohraničených sférickými plochami na obou stranách. Vyrábějí se a používají se ale i čočky, omezené na jedné straně sférickou plochou a na druhé straně plochou plochou, nebo čočky konkávně-konvexní. Navzdory tomu se však čočky buď sbíhají, nebo rozcházejí. Pokud je střední část čočky tlustší než její okraje, sbírá paprsky, a je-li tenčí, rozptyluje se.

8. Obrazy dané čočkou

Objektiv ovládá světelné paprsky. Pomocí čočky je však možné nejen sbírat a rozptylovat světelné paprsky, ale také získávat různé obrazy předmětů. Právě díky této schopnosti čoček nacházejí široké uplatnění v praxi. Čočka ve filmové kameře tedy poskytuje stonásobné zvětšení a ve fotoaparátu poskytuje čočka také zmenšený obraz fotografovaného objektu.

1. Pokud je předmět mezi čočkou a jejím ohniskem, pak je jeho obraz zvětšený, imaginární, přímý a nachází se dále od čočky než předmět.

Takový obrázek se získá při použití lupy při sestavování hodinek, čtení malého textu atd.

2. Pokud je objekt mezi ohniskem a dvojitým ohniskem čočky, pak mu čočka poskytne zvětšenou, převrácenou, skutečný obraz; je umístěn na druhé straně objektivu vzhledem k objektu, za dvojnásobnou ohniskovou vzdáleností.

Takový obraz se používá v promítacím zařízení, ve filmové kameře.

3. Objekt je za dvojnásobnou vzdáleností čočky.

V tomto případě čočka poskytuje zmenšený, převrácený, skutečný obraz předmětu, který leží na druhé straně čočky mezi svým Foxem a dvojitým ohniskem.

Takový obrázek se používá ve fotografických zařízeních.

Čočka s konvexnějším povrchem láme paprsky více než čočka s menším zakřivením. Ohnisková vzdálenost více konvexní čočky je proto menší než ohnisková vzdálenost méně konvexní čočky. Čočka s kratší ohniskovou vzdáleností produkuje větší zvětšení než čočka s dlouhou ohniskovou vzdáleností.

Zvětšení objektu bude tím větší, čím blíže bude objekt k ohnisku. Proto je pomocí čoček možné získat snímky s velkým a velmi velkým zvětšením. Stejně tak lze získat snímky s různým zmenšením.

Literatura

1. Světlo. Zdroje světla.

2. Myopie a dalekozrakost. Brýle.

3. Světlo. Editoval N.A. vlast