3. Віддзеркалення світла
4. Плоске дзеркало
5. Дзеркальне і розсіяне зображення
6. Заломлення світла
8. Зображення, що даються лінзою
Світло. джерела світла
Світло ... його значення в нашому житті дуже велике. Важко уявити собі життя без світла. Адже все живе зароджується і розвивається під впливом світла і тепла.
Діяльність людини в початкові періоди його існування - добування їжі, захист від ворогів, полювання - була залежна від денного світла. Потім людина навчилася добувати і підтримувати вогонь, став висвітлювати своє житло, полювати з факелами. Але у всіх випадках його діяльність не могла протікати без освітлення.
Світло, що посилається небесними тілами, дозволив визначити розташування і рух Сонця, зірок, планет, Місяця та інших супутників. Дослідження світлових явищ допомогло створити прилади, за допомогою яких дізналися про будову і навіть склад небесних тіл, які перебувають від Землі на відстані багатьох мільярдів кілометрів. За спостереженнями в телескоп і фотографій планет вивчили їх хмарний покрив, особливості поверхонь, швидкості обертання. Можна сказати, що наука астрономія виникла і розвивалася завдяки світлу і зору.
На вивченні світла започатковано створення штучного освітлення, так необхідного людині. Світло потрібен скрізь: безпеку руху транспорту пов'язана із застосуванням фар, освітленням доріг; у військовій техніці застосовуються освітлювальні ракети, прожектори; нормальне освітлення робочого місця сприяє підвищенню продуктивності праці; сонячне світло підвищує опірність організму хворобам, покращує настрій людини.
Що ж таке світло? Чому і як ми його сприймаємо?
Розділ науки, присвячений вивченню світла, називають також оптикою (від грецького optos - видимий, зримий).
Світлове (оптичне) випромінювання створюється джерелами світла.
Існують природні і штучні джерела світла. До природних джерел світла відносяться такі, як Сонце, зірки, полярне сяйво, блискавки; до штучних - лампи, свічки, телевізор та інші.
Джерело світла ми бачимо тому, що створюване ім'я випромінювання потрапляє до нас в очі. Але ми бачимо також і тіла, які не є джерелами світла, - дерева, будинки, стіни кімнати, Місяць, планети і т.п. Однак ми їх бачимо тільки тоді, коли вони освітлені джерелами світла. Випромінювання, що йде від джерел світла, впавши на поверхню предметів, змінює свій напрямок і потрапляє в очі.
2. Поширення світла
Оптика - одна з найдавніших наук.
Ще задовго до того, як дізналися, що являє собою світло, деякі його властивості були виявлені і використані в практиці.
На основі спостережень і дослідів були встановлені закони поширення світла, при цьому використовувалося поняття променя світла.
ПРОМІНЬ - ця лінія, уздовж якої поширюється світло.
Закон прямолінійного поширення світла.
Світло в прозорій однорідному середовищі поширюється по прямих лініях.
Для цього закону можна розглянути приклад - утворення тіні:
Якщо ми хочемо, щоб світло від лампи не потрапляло нам в очі, ми можемо загородитися від нього рукою або надіти на лампу абажур. Якби світло поширювалося не по прямих лініях, то він би міг обігнути краю перешкоди і потрапити нам у вічі. Наприклад, від звуку не можна «загородитися» рукою, він обігне цю перешкоду і ми будемо його чути.
Розглянемо це явище на досвіді.
Візьмемо лампочку від кишенькового ліхтаря. Розташуємо на деякій відстані від неї екран. Лампа освітлює екран повністю. Помістимо між лампочкою і екраном непрозоре тіло (наприклад металева куля). Тепер на екрані з'явиться темний коло, так як за кулею утворилася тінь - простір, в який не потрапляє світло від джерела.
Але чітко описану тінь, яка отримана в описаному досвіді, ми бачимо в житті не завжди. Якщо розміри джерела світла будуть набагато більше, то навколо тіні утворюється півтінь. Якби наше око знаходився в області тіні, то ми не побачили б джерело світла, а з області півтіні - бачили б один з його країв. Закон поширення світла використовували ще древні єгиптяни для того, щоб встановити по прямій лінії колони, стовпи, стіни. Вони мали колони таким чином, щоб через найближчій до ока колони не були видні всі інші.
3. Віддзеркалення світла
Направимо від джерела світла на екран пучок світла. Екран буде висвітлений, але між джерелом і екраном ми нічого не побачимо. Якщо ж між джерелом і екраном помістити листок паперу, то він буде видно. Відбувається це тому, що випромінювання, досягнувши поверхні листка, відбивається, змінює свій напрямок і потрапляє в наші очі. Весь пучок світла стає видимим, якщо запорошити повітря між екраном і джерелом світла. В цьому випадку порошинки відбивають світло і направляють його в очі спостерігача.
Закон відбиття світла:
Промені падаючий і відбитий лежать в одній площині з перпендикуляром до поверхні, що відбиває, восставленний в точці падіння променя.
Нехай пряма MN - поверхню дзеркала, АТ - падаючий і ОВ - відбитий промені, ОС - перпендикуляр до поверхні дзеркала в точці падіння променя.
Кут, утворений падаючим променем АО і перпендикуляром ОС (тюею кут АОС), називають кутом падіння. Позначають його буквою α ( «альфа»). Кут, утворений відбитим променем ОВ і ті ж перпендикуляром ОС (тобто кут СОВ), називають кутом відбиття, його позначають буквою β ( «бета»).
Пересуваючи джерело світла по краю диска, ми змінюємо кут падіння променя. Повторимо досвід, але тепер будемо кожен раз відзначати кут падіння і відповідний йому кут відображення.
Спостереження і вимірювання показують, що при всіх значеннях кута падіння зберігається рівність між ним і кутом відображення.
Отже, другий закон відбиття світла говорить: кут відбиття дорівнює куту падіння.
4. Плоске дзеркало
Дзеркало, поверхня якого є площину, називається плоским дзеркалом.
Коли предмет знаходиться перед дзеркалом, то здається, що за дзеркалом знаходиться такий же предмет, то що ми бачимо за дзеркалом, називається зображенням предмета.
Для початку, пояснимо, кЯ око сприймає сам предмет, наприклад, свічку. Від кожної точки січі на всі боки розходяться промені світла. Частина з них розходяться пучком потрапляє в око. Око бачить (сприймає) точку в тому місці, звідки виходять промені, тобто в місці їх перетину, де не насправді знаходиться точка.
Дивлячись у дзеркало, ми бачимо уявне зображення свого обличчя.
Розташуємо вертикально шматок плоского скла - він буде служити дзеркалом. Але так як скло прозоро, ми побачимо і те, що знаходиться за ним. Поставимо перед склом запалену свічку. У склі ми побачимо її зображення. По інший бік скла (там, де ми бачимо зображення) поставимо таку ж, але незасвічену свічку і будемо пересувати її до тих пір, поки вона не здасться запаленою. Це буде означати, що зображення запаленої свічки знаходиться там, де стоїть незасвічені свічка.
Виміряємо відстань від свічки до скла і від скла до зображення свічки. Ці відстані виявляться однаковими.
Досвід також показує, що висота зображення свічки дорівнює висоті самої свічки, тобто розміри зображення в плоскому дзеркалі рівні розмірам предмета.
Отже, досвід показує, що зображення предмета в плоскому дзеркалі має такі особливості: це зображення уявне, пряме, рівне за розмірами предмету, знаходиться воно на такій же відстані за дзеркалом, на якому предмет розташований перед дзеркалом.
У зображення в плоскому дзеркалі є ще одна особливість. Подивіться на зображення вашої правої руки в плоскому дзеркалі, пальці на зображенні розташовані так, як ніби це ліва рука.
5. Дзеркальне і розсіяне зображення
У плоскому дзеркалі ми бачимо зображення, мало відрізняється від самого предмета. Це пояснюється тим, що поверхня дзеркала плоска і гладка, і тим, що дзеркало відображає велику частину падаючого на нього світла (від 70 до 90%).
Дзеркальна поверхня відбиває падаючий на неї пучок світла направлено. Нехай, наприклад, на дзеркало падає пучок паралельних променів від Сонця. Промені відбиваються також паралельним пучком.
Будь-яка не дзеркальна, тобто шорстка, негладка поверхню розсіює світло: відображає падаюче на неї пучок паралельних променів в усіх напрямках. Пояснюється це тим, що шорстка поверхня складається з великого числа дуже маленьких плоских поверхонь, розташованих безладно, під різними кутами один до одного. Кожна маленька пласка поверхня відбиває світло в певному напрямку. Але всі разом вони направляють відбиті промені в різні боки, тобто розсіюють світло за різними напрямками.
6. Заломлення світла
Ложка або олівець, опущена в склянку з водою, здається переламаною на кордоні між водою і повітрям. Це можна пояснити тільки тим, що промені світла, що йдуть т ложки, мають в воді інший напрямок, ніж в повітрі.
Зміна напрямку поширення світла при його проходженні через кордон двох середовищ називається заломленням світла.
При переході променя зі скла (води) в повітря кут заломлення більше кута падіння.
Здатність заломлювати промені у різних середовищ різна. Наприклад, алмаз переломлює промені світла сильніше, ніж вода або скло.
Якщо на поверхню алмазу промінь світла падає під кутом 60 *, то кут заломлення променя дорівнює приблизно 21 *. При такому ж вугіллі падіння променя на поверхню води кут заломлення становить близько 30 *.
При переході променя з одного середовища в іншу відбувається заломлення світла за такими положеннями:
1. промені падаючий і заломлений лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним в точці падіння променя до площини розділу двох середовищ.
2. в залежності від того, з якого середовища в яку переходить промінь, кут заломлення може бути менше або більше кута падіння.
Віддзеркалення і заломлення світла використовується для того, щоб змінювати напрямок променів або, як кажуть, управляти світловими пучками. На цьому засновано створення спеціальних оптіческх приладів, таких як прожектор, лупа, мікроскоп, фотоапарат та інші. Головна частина більшості з них - лінза.
В оптиці найчастіше використовуються сферичні лінзи. Такі лінзи являють собою тіла, виготовлені з оптичного або органічного скла, обмежені двома сферичними поверхнями.
Лінзи бувають різні, обмежені з одного боку сферичної, а з іншого плоскою поверхнею, або угнутоопуклі але найбільш часто застосовуються це опуклі і увігнуті.
Опукла лінза перетворює пучок паралельних променів в сходиться, збирає його в одну точку. Тому опуклу лінзу називають збирає лінзою.
Увігнута лінза перетворює пучок паралельних променів в розходиться. Тому увігнуту лінзу називають розсіює лінзою.
Ми розглянули лінзи, обмежені сферичними поверхнями з двох сторін. Але виготовляють і застосовують також лінзи, обмежені з одного боку сферичної, а з іншого плоскою поверхнею, або угнутоопуклі лінзи. Однак, незважаючи на це, лінзи бувають або збирають, або розсіюють. Якщо середня частина лінзи товщі, ніж її краю, то вона збирає промені, а якщо тонше, то розсіює.
8. Зображення, що даються лінзою
За допомогою лінзи можна управляти світловими променями. Однак за допомогою лінзи можна не тільки збирати і розсіювати промені світла, а й отримувати різноманітні зображення предметів. Саме завдяки цій здатності лінз вони широко використовуються в практиці. Так лінза в кінокамери дає збільшення в сотні разів, а в фотоапараті також лінза дає зменшене зображення фотографується предмета.
1. Якщо предмет знаходиться між лінзою і її фокусом, то його зображення - збільшене, уявне, пряме, і розташоване воно від лінзи далі ніж предмет.
Таке зображення отримують, коли користуються лупою при складанні годин, читанні дрібного тексту і ін.
2. Якщо предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом лінзи, то лінза дає його збільшене, перевернуте, дійсне зображення; воно розташоване по інший бік від лінзи по відношенню до предмета, за подвійним фокусною відстанню.
Таке зображення використовується в проекційному апараті, в кіноапаратом.
3. Предмет знаходиться за подвійним відстанню лінзи.
В цьому випадку лінза дає зменшене, перевернуте, дійсне зображення предмета, що лежить по іншу сторону лінзи між її Фоксом і подвійним фокусом.
Таке зображення використовують в фотоаппаратуре.
Лінза з більш опуклими поверхнями заломлює промені сильніше, ніж лінза з меншою кривизною. Тому фокусна відстань більш опуклою лінзи менше ніж у менш опуклою лінзи. Лінза, у якої коротше фокусна відстань, створює більше збільшення, ніж длиннофокусная лінза.
Збільшення предмета буде тим більше, чим ближче до фокусу знаходиться предмет. Тому за допомогою лінз можна отримувати зображення з великим і дуже великим збільшенням. Точно також, можна отримувати зображення з різним зменшенням.
1. Світло. Джерела світла.
2. Короткозорість і далекозорість. Окуляри.
3. Світло. За редакцією Н.А. Батьківщина