Закон прямолинейного распространения света объясняет образование тени

Закон прямолинейного распространения света. Закон отражения света. Плоское зеркало. Преломление света – FIZI4KA

Закон прямолинейного распространения света объясняет образование тени

ОГЭ 2018 по физике ›

1. В основе явления распространения света лежат три закона: закон прямолинейного распространения света, закон отражения света и закон преломления света.

Закон прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Однородная среда — это среда, состоящая из одного и того же вещества, например, воздух, вода, стекло, масло и пр. Наблюдать прямолинейное распространение света можно в затемненной комнате, в которую через небольшое отверстие проникает луч света.

Следствием прямолинейного распространения света является то, что свет не проникает за экраны, ширмы и другие преграды. Однако если преграда очень мала, например, если это волос, тонкая нить и т.п., то за неё свет будет проникать, т.е. свет в определённых условиях
свет отклоняется от прямолинейного распространения.

Прямолинейное распространение света объясняет образование тени от предметов. На рисунке 97 показано распространение света от точечного источника.

Точечный источник — это такой источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием от него до наблюдателя. На рисунке видно, что на экране образуется чёткая
тень предмета.

На рисунке 98 показано распространение света от протяжённого источника.

В этом случае на экране образуются область тени и область полутени. Тень — область, в которую свет не попадает, в область полутени свет попадает от одной части источника света.

Зная, как образуется тень, можно объяснить солнечные и лунные затмения.

2. Если среда, в которой распространяется свет неоднородная, т.е. свет падает на границу раздела двух сред, то свет изменяет направление распространения. На границе раздела двух сред происходят три явления: отражение света от границы раздела сред, преломление и поглощение веществом (рис. 99).

На рисунке 99 АО — падающий луч, ОВ — отражённый луч, ОС — преломлённый луч; угол (​\( \alpha \)​ между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела сред — угол падения луча, угол ​\( \beta \)​ между отражённым лучом и перпендикуляром к границе раздела сред — угол отражения, угол ​\( \gamma \)​ между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела сред — угол преломления.

При изменении угла падения изменяется угол отражения, но при этом отражение света подчиняется закону отражения:

  • угол отражения света равен углу падения ​\( (\beta=\alpha) \)​,
  • лучи падающий и отражённый, а также перпендикуляр, восставленный к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости.

Из закона отражения света следует, что падающий и отражённый лучи обратимы.

Если свет отражается от гладкой поверхности, то отражение называется зеркальным. В этом случае, если на поверхность падают параллельные лучи, то отражённые лучи тоже будут параллельными (рис. 100).

Если параллельные лучи падают на шероховатую поверхность, то отражённые лучи будут направлены в разные стороны. Это отражение называют рассеянным или диффузным.

3. На рисунке 101 приведено построение изображения в плоском зеркале. Как показывают опыт и построение изображения предмета в плоском зеркале на основе закона отражения:

  • плоское зеркало дает прямое изображение предмета;
  • изображение имеет те же размеры, что и предмет;
  • расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до изображения.

Иными словами предмет и его изображение симметричны относительно зеркала.

Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым. Мнимое изображение — это такое изображение, которое формируется глазом. В точке ​\( S’ \)​ собираются не сами лучи, а их продолжение, энергия в эту точку не поступает.

4.Изменение направления распространения света при переходе в другую среду называют преломлением света.

Эксперименты свидетельствуют о том, что при увеличении угла падения увеличивается угол преломления. Из опытов также следует, что соотношение углов падения и преломления зависит от оптической плотности среды.

Оптическая плотность среды характеризуется скоростью распространения света в ней. Чем больше скорость распространения света, тем меньше оптическая плотность среды. Так, оптическая плотность воздуха меньше, чем стекла, масла и пр., поскольку скорость света в этих средах меньше, чем в воздухе.

Явление преломления света подчиняется следующим закономерностям:

  • если свет переходит из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную, то угол преломления меньше угла падения ​\( (\gamma\alpha) \);
  • лучи падающий и преломлённый, а также перпендикуляр, восставленный к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости.

При переходе света из одной среды в другую его интенсивность несколько уменьшается. Это связано с тем, что свет частично поглощается средой.

  • Примеры заданий
  • Ответы

Часть 1

1. На рисунке изображены точечный источник света ​\( L \)​, предмет ​\( K \)​ и экран, на котором получают тень от предмета. При мере удаления предмета от источника света и приближения его к экрану (см. рисунок)

1) размеры тени будут уменьшаться 2) размеры тени будут увеличиваться 3) границы тени будут размываться

4) границы тени будут становиться более чёткими

2. Размеры изображения предмета в плоском зеркале

1) больше размеров предмета 2) равны размерам предмета 3) меньше размеров предмета

4) больше, равны или меньше размеров предмета в зависимости от расстояния между предметом и зеркалом

3. Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом и отражённым увеличили на 30°. Угол между зеркалом и отражённым лучом

1) увеличился на 30° 2) увеличился на 15° 3) уменьшился на 30°

4) уменьшился на 15°

4. Какое из изображений — А, Б, В или Г — соответствует предмету MN, находящемуся перед зеркалом?

1) А 2) Б 3) В

4) Г

5. Предмет, расположенный перед плоским зеркалом, приблизили к нему на 5 см. Как изменилось расстояние между предметом и его изображением?

1) увеличилось на 5 см 2) уменьшилось на 5 см 3) увеличилось на 10 см

4) уменьшилось на 10 см

6. Предмет, расположенный перед плоским зеркалом, удалили от него так, что расстояние между предметом и его изображением увеличилось в 2 раза. Во сколько раз увеличилось расстояние между предметом и зеркалом?

1) в 0,5 раза 2) в 2 раза 3) в 4 раза

4) в 8 раз

7. Чему равен угол падения луча на границе вода — воздух, если известно, что угол преломления равен углу падения?

1) 90° 2) 60° 3) 45°

4) 0°

8. Луч света переходит из стекла в воздух, преломляясь на границе раздела двух сред. Какое из направлений 1-4 соответствует преломлённому лучу?

1) 1 2) 2 3) 3

4) 4

9. Свет распространяется из масла в воздух, преломляясь на границе раздела этих сред. Па каком рисунке правильно представлены падающий и преломлённый лучи?

10. Световой луч падает на границу раздела двух сред. Скорость света во второй среде

1) равна скорости света в первой среде 2) больше скорости света в первой среде 3) меньше скорости света в первой среде

4) используя один луч, нельзя дать точный

11. Для каждого примера из первого столбца подберите соответствующее физическое явление из второго столбца. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ A) изображение стоящих на берегу деревьев в «зеркале» воды Б) видимое изменение положения камня на дне озера

B) эхо в горах

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1) отражение света 2) преломление света 3) дисперсия света 4) отражение звуковых волн

5) преломление звуковых волн

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу

1) угол преломления равен углу падения, если оптическая плотность двух граничащих сред одинакова 2) чем больше показатель преломления среды, тем больше скорость света в ней 3) полное внутреннее отражение происходит при переходе света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную 4) угол преломления всегда меньше угла падения

5) угол преломления всегда равен углу падения

Ответы

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/zakon-prjamolinejnogo-rasprostranenija-sveta-zakon-otrazhenija-sveta-ploskoe-zerkalo-prelomlenie-sveta.html

Источники света. Прямолинейное распространение света. 8 класс. Физика. – Объяснение нового материала

Закон прямолинейного распространения света объясняет образование тени

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.).

Рис.  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 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. 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.), 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. ). Вокруг тени на экране образуется частично освещенное пространство — полутень.

Рис. 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.).

Рис. Лунное затмение

Во время солнечного затмения (рис.) тень от Луны падает на Землю.

Рис. 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.). В обычных условиях солнечная корона не видна из-за ослепительного блеска поверхности Солнца.

Рис. Солнечная корона

                                                                     Домашнее задание.

Задание 1. Ответь на вопросы.

  1. Что такое луч света?
  2. В чём состоит закон прямолинейного распространения света?
  3. Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
  4. Объясните, как образуется тень.
  5. При каких условиях наблюдается не только тень, но и полутень?.

Задание 2. Отгадай ребус.

Использованные источник:  http://class-fizika.narod.ru

Источник: https://www.kursoteka.ru/course/2047/lesson

ГосЗакон
Добавить комментарий