1. Сформулируйте закон прямолинейного распространения света.
Закон прямолинейного распространения света гласит, что свет распространяется по прямым линиям в однородной среде, если на пути его распространения нет преград.
2. Что называют лучом света?
Лучом света называют тонкую световую линию, по которой свет распространяется, направленную в определённую сторону.
3. Какие пучки света называют: а) расходящимися; б) сходящимися; в) параллельными?
а) Расходящимися называют пучки света, которые распространяются от одной точки и становятся более широкими по мере удаления от неё. б) Сходящимися называют пучки света, которые, наоборот, направляются к одной точке. в) Параллельными называют пучки света, лучи которых идут параллельно друг другу.
4. При каких условиях образуются: а) тень; б) полутень?
а) Тень образуется, когда свет полностью блокируется непрозрачным объектом. б) Полутень возникает, когда только часть света блокируется объектом, и освещённая область вокруг объекта частично затемнена.
5. Почему в ясную погоду утром и вечером тень от ноги стоящего на Земле человека получается чёткой, а тень от его головы размытой?
Утром и вечером, когда солнце находится низко на горизонте, свет проходит через более толстый слой атмосферы, из-за чего рассеяние света увеличивается. В результате тень от ноги человека остаётся чёткой, а тень от головы становится более размытой, так как рассеянный свет распределяется в пространстве.
6. Почему происходят солнечные и лунные затмения?
Солнечные и лунные затмения происходят, когда один небесный объект (Солнце или Луна) заходит в тень другого объекта. Солнечное затмение происходит, когда Луна закрывает Солнце для наблюдателей на Земле, а лунное затмение — когда Земля закрывает Луну от солнечного света.
7. Что такое камера-обскура? Почему для получения чёткого изображения отверстие в её передней стенке должно быть достаточно малым?
Камера-обскура — это устройство, состоящее из тёмной коробки с маленьким отверстием, через которое свет проникает и проецирует изображение на противоположную стенку. Для получения чёткого изображения отверстие должно быть достаточно малым, потому что, если оно будет слишком большим, изображение станет размытым из-за рассеяния световых лучей.
1. Возьмите настольную лампу и вверните в неё лампочку с прозрачным баллоном мощностью 100-150 Вт. Установите лампу в затемнённой комнате так, чтобы она освещала стену и находилась от неё на расстоянии 2-4 м. Затем возьмите лист картона и сделайте в нём шилом круглые отверстия диаметром примерно 1 и 2 мм. Сделайте в этом же листе треугольное и квадратное отверстия со сторонами около 1 мм. Затем расположите лист параллельно освещаемой стене на расстоянии 20-30 см от неё. Исследуйте полученные изображения и ответьте на вопросы:
а) какие изображения нити накала горящей лампы вы получили? (Увеличенные или уменьшенные, прямые или перевёрнутые?) Объясните наблюдаемое явление;
б) зависит ли изображение нити лампы от формы отверстия?
в) зависит ли получаемое изображение от размеров отверстия? г) как изменяется характер изображений при увеличении и уменьшении расстояния между листом картона и стеной?
д) измерьте расстояние от листа картона до стены и какой-либо размер изображения нити накала. Затем отодвиньте лист от стены на несколько сантиметров и повторите измерения. Из полученных данных вычислите расстояние от стены до нити накала. Измерьте это расстояние и сравните его с рассчитанным. По результатам исследования сделайте сообщение в классе.
а) Изображения нити накала будут уменьшенными и перевёрнутыми. Это явление объясняется тем, что свет проходит через отверстие, создавая на стене уменьшённое и перевёрнутое изображение объекта (нити накала), как это происходит в камере-обскура. Лучи света, проходящие через маленькие отверстия, пересекаются на стене, образуя изображение.
б) Да, изображение зависит от формы отверстия. Если отверстие круглое, то изображение будет круглым. Если отверстие имеет форму треугольника или квадрата, то и изображение будет иметь ту же форму.
в) Да, получаемое изображение зависит от размеров отверстия. Чем меньше отверстие, тем чётче будет изображение, так как меньшее отверстие даёт более сжатые и направленные световые лучи. Большие отверстия создают более размытое изображение.
г) Характер изображений изменяется с изменением расстояния между листом картона и стеной. При увеличении расстояния между листом и стеной изображение будет размытым, а при уменьшении расстояния изображение станет более чётким.
д) Чтобы вычислить расстояние от стены до нити накала, измерьте расстояние от листа картона до стены и какой-либо размер изображения нити накала. Затем отодвиньте лист от стены на несколько сантиметров и повторите измерения. Сравнив полученные данные, можно вычислить положение источника света и сравнить с измеренным расстоянием.
2. Для освещения комнаты используют светящийся матовый шар радиусом 20 см. Расстояние от центра шара до пола равно 2,5 м. На какой высоте от пола должен находиться непрозрачный диск диаметром 20 см, чтобы на полу была видна только его полутень? Плоскость диска параллельна полу, а его центр лежит на одной вертикали с центром шара. Выполните чертёж по условию задачи.
Если диск диаметром 20 см должен находиться так, чтобы на полу была видна только полутень, то диск должен располагаться на высоте, такой, чтобы его тень покрывала только полутень, а не полную тень. Для вычисления этой высоты можно воспользоваться принципом подобия треугольников. Сначала вычисляется высота, на которой диск будет находиться, чтобы его тень не была полностью темной.
3. В солнечный день в тени деревьев все небольшие светлые пятна на земле имеют вид овалов (рис. 158). Объясните это явление. Чем определяется отношение наибольшего и наименьшего размеров этих овалов?
Светлые пятна в тени деревьев имеют форму овала из-за того, что свет проходит через листву и попадает на землю через отверстия между листьями. Световые лучи от разных частей Солнца, которые находятся на разных высотах, проникают через эти отверстия под разными углами, создавая овальные пятна. Отношение наибольшего и наименьшего размеров этих овалов зависит от угла, под которым свет проникает через отверстия листвы и высоты солнца на небе.