Джерела світла. Поширення світла

1276. Наведіть приклади відомих джерел світла.
Сонце, зірки, люмінесцентні лампи, свічка, ел. лампа, електро-променева трубка старих телевізорів, світіння комах і риб, фарби, що світяться.

1277. Наведіть приклади, коли спостерігається не тільки тінь, а й півтінь
Напівтінь від небесного тіла можна спостерігати, наприклад, при частковому затемненні Сонця, коли точка спостереження потрапляє в півтінь, утворену Місяцем у потоці сонячного світла.
Предмет у кімнаті з кількома джерелами світла.

1278. Внаслідок якого явища утворюється тінь?
Тінь утворюється тому, що промені рухаються прямолінійно, не загинаючись за предмети.

1279. Наведіть приклади, що доводять прямолінійне поширення світла.

1280. Якщо лампа висить прямо над столом, чи однакові тіні вийдуть від олівця, що лежить на столі, і від вертикально, що стоїть?
Не однакові. Від вертикального олівця тінь буде у вигляді крапки. Від горизонтально лежить тінь у вигляді лінії.

1281. Під час операції тінь від рук хірурга не повинна закривати місце операції. Як для цього потрібно розмістити лампи?
Джерела світла необхідно розташувати по периметру приміщення з різних боків. Будь-яка тінь від рук повинна освітлюватись іншою лампою.

1282. При сонячному освітленні вертикальна палиця висотою 1,5 м відкидає тінь завдовжки 2 м, а заводська труба відкидає тінь 50 м. Визначте висоту заводської труби.

1283. При сонячному освітленні тінь від предмета дорівнює висоті предмета. Під яким кутом до обрію знаходиться Сонце?

Під кутом 45 °

1284. Чи доводилося вам спостерігати сонячним днем на доріжці під деревом, покритим густим листям, округлі світлі плями? Чому вони утворюються і що являють собою?
Це області півтіні та світла. Утворюються за рахунок проходження світла крізь листя та відбиття світла від листя та гілок.

1285. Відношення діаметрів Місяця та Сонця приблизно 1:400. Під час молодика відстань між центрами Місяця та Сонця дорівнює приблизно 150 000 000 км. Яка довжина конуса тіні, що відкидається Місяцем у молодик?

1286. Радіус Сонця дорівнює 110 земним радіусам. Радіус Землі 6370 км. Відстань від центру Землі до центру Сонця становить близько 23900 земних радіусів. Яка довжина конуса тіні, що обростає земну кулю при освітленні Сонцем?

1287. Через невеликий отвір в екрані проходять промені від ліхтаря, що знаходиться на відстані 40 м. На протилежній стіні, що віддаляється від екрана на відстані 7,5 м, виходить зображення ліхтаря. Розмір зображення 0,75 м. Визначте величину ліхтаря.

Якби всі явища в цьому світі мали виключно матеріалістичні пояснення, то світ, по-перше, значно збіднів би з художньо-естетичної точки зору, бо багато шедеврів були б просто не створені, а по-друге, всі таємниці світобудови були б розкриті давним давно.

Однак цей світ не такий простий, як здається матеріалістам, і найчастіше його таємниці набагато глибші, ніж можна собі уявити. А деякі таємниці, що проступають у нашому світі, мають зв'язки зі світами іншими, паралельними чи будь-якими ще. Належить це і до феномену тіні.

ІСТОРИЧНИЙ АСПЕКТ

З погляду матеріалізму все дуже просто. Тінь - це ознака світла, що загороджується. Або, якщо говорити зовсім науковою мовою, просторове оптичне явище, яке виражається візуально вловимим силуетом, що з'являється на будь-якій поверхні завдяки присутності об'єкта між нею та джерелом світла. Всього-навсього. Проте офіційна наука не може пояснити, чому тінь у багатьох культурах викликає благоговійний страх і чому ритуалів, пов'язаних з тінями, так багато, і чому вони існують практично у всіх культурах протягом усієї людської цивілізації.

Напевно тому, що для багатьох народів тіні - це темні сутності, що мають власну природу. Тінь часто вважають двійником людини і навіть душею. У ряді мов тінь і душа позначаються одним словом. Недарма в давньогрецькій культурі пекло було заселене саме тінями померлих. У єгипетських гробницях Нового царства є багато зображень, на яких чорна тінь померлого у супроводі птаха-душі залишає могилу. А в «Книзі мертвих» написані такі слова: «Хай шлях буде відкритий для моєї тіні, для моєї душі, щоб у день суду у потойбіччя побачили бога великого». А святилище бога Сонця в Амарні так і називалося - "Тінь Ра".

Існують також цікаві наскельні зображення з дуже архаїчних часів, де люди мають дивні витягнуті силуетоподібні контури. Вчені припустили, що насправді це не люди, а їх тіні, саме зображення людини було заборонено.

Тіні-душі ведуть напівматеріапне існування і здатні втручатися у справи живих. Саме звідси беруть своє походження багато похоронних обрядів, покликані, з одного боку, допомогти мертвим, а з іншого - їх умилостивити. Відсутність тіні - ознака того, що людина мертва. Тому вампіри не мають тіні, та й сам диявол позбавлений її, бо він - ворог світла у всіх сенсах. До речі, хто укладає з ним угоду, також втрачає тінь. У відьом, як і вампірів, своєї тіні немає. Якщо ж жодних богопротивних угод не «оформлялося», але людина не бачить власної тіні – вона незабаром має померти.

Забобона чи...?

Досі існують прикмети, що прийшли до нас із сивої давнини. Дуже багато хто намагається не вступати на власну тінь або ж стежить за тим, щоб не потрапити в тінь іншої людини. У деяких племенах наступити на чужу тінь рівносильно смертельній образі. У давнину, якщо раб наступав на тінь свого пана, його стратили негайно, що називається – не сходячи з місця. А за фараонів навіть існувала спеціальна людина, яка стежила, щоб фараон не наступив на власну тінь.

У сербів учасники ритуальних обходів йшли сонцем, щоб випадково не затоптати свої тіні. І взагалі, вони розрізняли тінь-душу (сін) та тінь-двійник предметів (сінка). Тінню-душою має не тільки людина, а й дерева, каміння, тварини, саме це і надає їм особливої магічної сили.

Болгари спостерігали свої тіні при перших променях сонця на Івана Купалу: якщо тінь була цілою, то весь рік буде здоровим.

На Русі вірили, що тінь може стати джерелом недуги, через яку людина сохне і чахне, і в такому разі тінь треба вийняти та знищити. Для цього вони ставили хворого до стіни, обводили його тінь крейдою або обколювали шпильками та вимірювали ниткою. Потім нижку спалювали, а шпильки клали під поріг, просячи тінь забрати хворобу. Приблизно так само чинили білоруси: вони виносили хворого сонячного дня у двір, укладали на дошку, обводили його, а потім спалювали дошку.

Є ще один страшний обряд, що прийшов із давнини. Ми дивуємося, чому багато старовинних будівель не руйнуються. Та тому, що в фундамент тоді клали обов'язково якусь живу істоту або її тінь. Ефект був, до речі, один - жертва вмирала, а будинок ставав міцним, і потривожений дух землі, отримуючи жертву, утихомирювався.

Іноді будівельники спеціально заманювали на будівництво людини, яка нічого не підозрювала, мотузкою потай вимірювали його тінь, а потім мірку замуровували з першим каменем. Людина, чию душу-тінь таким чином вловили, протягом 40 днів помирала, а дух її поселявся в новому будинку як хранитель, поруч із мотузкою. А щоби випадково не замурувати власну тінь, стародавні муляри ніколи не працювали проти сонця.

У Румунії крадіжка тіней «практикується» досі. І нещодавно навіть відбувся судовий розгляд з приводу того, що один сусід звинуватив іншого в крадіжці тіні його батька. Позивач стверджував, що обвинувачений, коли будував свій новий будинок, «зняв тінь» з його батька за допомогою мотузки та заклав у основу житла, внаслідок чого чоловік, міцний і нехворий, несподівано помер. Очевидці в суді стверджували також, що привид покійного нині блукає навколо будинку, де похована його душа.

Церковна тінь вважалася дуже хорошою, тому поховання під покровом храмів були найпочеснішими, бо померлий опинявся під вищим заступництвом.

Пастки для тіней

У наші дні до маси просочилося багато магічних обрядів, де головну роль відіграє тінь. Так, якщо ви не хочете розлучатися з коханим - приколи його тінь шпилькою до фіранки або до свого одягу. Можна також пошкребти пил у тому місці, куди падала тінь благовірного, зібрати у флакон і носити біля серця, а можна просто обвести тінь коханого, щоб уникнути розлуки.

Хочете перемогти у суперечці – наступите на горло тіні свого опонента. Хочете позбутися злісного недруга в офісі - спіймайте його тінь: приклейте або припечатайте її воском, потім помітите підлогу, "помітивши" тінь на совок, і потім сміття викинете, попередньо плюнувши на нього.

Тільки зв'язуючись зі світом тіней, пам'ятайте, що вони – твори підступні, і чекати від них можна чого завгодно. Ігор із собою вони не прощають. І якщо тінь починає впливати на вас, скажіть стародавнє закляття: «Тінь, знай своє місце!»

НАУКА І ТІНІ

Що стосується науки, то британськими та італійськими вченими нещодавно був проведений цікавий експеримент: вони впливали найрізноманітнішими стимулами на тіні рук піддослідних. І з'ясувалась цікава картина: учасники дослідів реагували на стимули тіней рук так само, якби ці стимули впливали на саму руку.

«Результати підтверджують інтуїтивний зв'язок, який люди відчувають по відношенню до свого тіньового контуру, - підбила підсумок експерименту професор Маргарет Лівінгстон. - Усі ми в дитинстві відчували небажання наступати на свою тінь. Це означає, що мозок, визначаючи положення тіла у просторі, використовує візуальні натяки, що він отримує як від кінцівок, а й від тіні».

А, можливо, в мозку зберігається інформація, яку знали наші предки, про містичні властивості тіні і те, як правильно з нею поводитися? У психології під терміном "тінь" розуміється інтуїтивна частина душі, яка часто пригнічується.

Психологи стверджують, що тінь - це проекція зворотного боку особистості, і якщо ви добрий - ваша тінь жахлива, і навпаки. У снах тінь ховається під виглядом чудовиськ чи дефектних персонажів. Особливо часто вони з'являються під час становлення особистості або є знаком того, що треба змінити власну поведінку.

МІСТИКА І ФІЗИКА

А ще існують так звані тіні Хіросіми. Ось це, з одного боку, точно пояснюється сточки зору фізики. Тіні Хіросіми - ефект, що виникає внаслідок дії світлового випромінювання при ядерному вибуху, і є силуетами на вигорілому тлі в місцях, де поширенню випромінювання заважало тіло людини або тварини.

Тіні Хіросіми

Тінь людини, яка в момент вибуху сиділа на сходах перед входом до банку, 250 метрів від епіцентру.

Тіні на мосту

Тінь людини, що стоїть, на сходах

У Хіросімі епіцентр вибуху припав на Айонський міст, де залишилися тіні дев'яти людей. Але, можливо, інтенсивне випромінювання не просто припечатало силуети людей до поверхні, але вловило і їхні тіні, і навіть душі, як та сама шпилька або скотч, прикувши навіки до проклятого міста.

Чи не піддається раціональному поясненню інший випадок, також пов'язаний з війною. У Німеччині існує маленьке містечко Бітігхайм, в якому відбуваються моторошні речі: на стінах будинків разів у десять років самі собою з'являються людські тіні, рухаючись, як живі.

Це відбувалося 2001 року, 1991 року і, можливо, й раніше. Ці тіні з'являються в річницю жахливої події - масової страти євреїв у 1941 році, коли тисячі людей були вивезені за місто і знищені. Що це - потойбічне нагадування живим, міське прокляття чи місцевість тіней?

Авентіна РОСІ

Камінський А.М. Оригінальні якісні завдання. Оптика // Фізiка: проблеми викладання. - 2000. - № 1. - С. 19-25.

1. У Центральній Америці риба Anabbepsбачить добре в обох середовищах. Вона плаває біля поверхні води, так що її очі виступають з води. Чому можливо?

У цієї риби є дві сітківки, а кришталик має яйцеподібну форму. У тій частині ока, яка занурена у воду, ділянка кришталика має велику кривизну.

2. Як діють «односторонні дзеркала», що дозволяють бачити крізь них одному напрямку, а іншому вони відбивають світло?

Одна їхня сторона освітлена яскравіше, ніж інша. Слабке зображення спостерігача втрачається і натомість потужного світлового потоку, відбитого дзеркалом.

3. Чому сонячного дня не слід поливати водою листя городніх рослин?

Краплі фокусують сонячне світло на поверхню листа, і воно обвуглюється.

4. Чому очі кішки світяться у темряві, якщо на них спрямувати промінь ліхтарика?

У м'ясоїдних тварин очі відбивають світло. Їхні очі – це система з лінз і криволінійного дзеркала, що відбиває світло на джерело.

5. Як далеко нас утворюється веселка, тобто. на якій відстані знаходяться ті краплі води, завдяки яким вона виникає.

Для веселки має значення лише кут між падаючим сонячним променем та лінією зору спостерігача. Краплі ж можуть перебувати на відстані від кількох метрів до кількох кілометрів.

6. Іноді довкола Сонця або Місяця спостерігаються кола (мале Гало). Воно знаходиться зазвичай на кутовій відстані 22° і пофарбоване зсередини червоним, а зовні – білим або синім кольором. Чому воно виникає? Чи правда, що Гало вважають провісником дощу?

Мале Гало обумовлено заломленням світла в кристалах льоду, що падають. Головні осі кристалів, на яких утворюється Гало, орієнтовані випадковим чином у площині, перпендикулярній до променя падаючого світла. Тому в будь-якій точці під кутом 22 є кристали, які орієнтовані так, що дають яскраве світло. Найсильніше заломлюються сині промені, тому зовнішня сторона відфарбована в цей колір.

7. Перекази свідчать, що вікінги володіли чарівним «сонячним каменем», за допомогою якого могли знаходити Сонце там і навіть за горизонтом (у високих широтах Сонце опівдні може бути за горизонтом). Який кристал та яке явище використовували вікінги?

Припускають, що вікінги використовували кристали кордериту. Якщо падаюче світло поляризоване вздовж однієї з двох осей цього кристала, то кристал здається прозорим. Якщо ж світло поляризоване вздовж іншої осі, то кристал здається темно-синім. Повертаючи його та стежачи за зміною кольору, вікінги могли визначити напрямок поляризації світла. Маючи досвід, можна знайти напрямок на Сонці, навіть якщо воно за горизонтами, оскільки розсіяне небом світло поляризоване.

8. Чому не все небо має однаковий відтінок, а частина пофарбована у яскравіший блакитний колір?

Сонячне світло розсіюється на молекулах повітря, причому світло з меншою довжиною хвилі розсіюється сильніше. Тому, коли Сонце близько до горизонту, небо над спостерігачем переважно блакитне. Голубизна неба на відстані більше 90 ° від Сонця слабше, тому що небо освітленесвітлом, що пройшло більший шлях в атмосфері і втратило синю складову.

9. Чому звичайні хмари вздебільшого білі, а грозові хмари чорні?

Розміри водяних крапель у хмарі набагато більше молекул повітря, тому світло від них не розсіюється, а відбивається. При цьому він не розкладається на складові, а залишається білим. Дуже щільні грозові хмари або взагалі пропускають світло або відбивають його вгору.

10. Іноді виникають перламутрові хмари, що мають дуже гарні тони. Вони рідкісні і спостерігаються лише у високих широтах. Після заходу сонця вони такі яскраві, що світло від них забарвлює сніг. Які особливості цих хмар?

Перламутрові хмари розташовуються на великій висоті і складаються з крапель, радіуси яких (0,1-3 мкм) близькі до довжини хвилі видимого світла. На цих краплях відбувається дифракція світла, яка залежить і від радіусу краплі та довжини хвилі.

11. Чому промені прожекторів, які застосовували під час війни для виявлення літаків, так різко обриваються у повітрі?

Промінь слабшає не тільки внаслідок розбіжності, а й через атмосферне розсіювання. Тому його інтенсивність знижується експоненційно, обривається досить різко.

12. У безмісячну ніч на небі видно зодіакальне світло та протисяйво. Зодіакальне світло – це туманний трикутник, який можна спостерігати на заході протягом кількох годин після заходу сонця або на сході перед його сходом. Протисіяння – це досить слабке свічення, що виникає у протилежному сонцю напрямку. Чим пояснити такі світіння?

Ці свічення пов'язані з розсіюванням світла космічним пилом, що надходить з поясу астероїдів. Зодіакальне світло обумовлене пилом, що знаходиться всередині орбіти Землі. Протисіяння - це світло, розсіяне пилом, що знаходиться за межами земної орбіти.

13. Якщо стати на горі спиною до сонця і подивитися в густий туман, що розстилається перед вами, то можна побачити райдужну облямівку (або замкнуте кільце) навколо тіні голови. Чому виникає ореол і як у ньому розташовані кольори?

Ореол виникає внаслідок зворотного (у бік джерела) розсіювання світла краплями води, розміри яких пропорційні довжині світлової хвилі. Світло, що повертається, входить у краплю збоку і збоку ж (але з іншого боку) виходить, зазнавши відображення всередині краплі, а також обігнувши її вздовж поверхні (дифракція). Кут зворотного розсіювання залежить від довжини хвилі, тому утворюються забарвлені кільця; Так як кут залежить і від розміру крапель, то кільця з'являються лише тоді, коли краплі не сильно відрізняються за розмірами.

14. Сонце або Місяць часом бувають оточені яскравою смужкою – вінцем. Зазвичай вінець – це біла смужка, але іноді за білою слідує блакитна, потім зелена та червона. Чим це спричинено?

Вінці навколо Сонця та Місяця обумовлені дифракцією світла на крапельках води. Світлові промені, що йдуть із різних боків краплі, інтерферують один з одним. При цьому виникають світлі та темні кільця. Якщо краплі однакові за розміром, вдається розрізнити кільця різних кольорів.

15. Під час нічної прогулянки можна часто побачити райдужний ореол навколо вуличних ліхтарів навіть у ясну погоду. Чому?

Вінці навколо ліхтарів пояснюються дифракцією світла на перешкодах, пропорційних довжині хвилі світла. Але в цьому випадку частинки знаходяться усередині самого ока. Це радіальні волокна лінзи кришталика чи частинки слизу лежить на поверхні рогівки.

16. Чому в замутненій воді ви можете побачити свою тінь, а в чистій – ні?

Для того, щоб побачити власну тінь на каламутній воді, ви повинні мати можливість виділяти світло, відбите від поверхні води. У чистій воді це відносно слабке світло втрачається на тлі світла, відбитого від дна. При каламутній воді відбите від дна світло сильно послаблюється або поглинається, тому утворюються тіні.

17. Якщо звести майже впритул великий і вказівний пальці, між ними виникає темна лінія. Чому?

Темна лінія – це безліч темних шпальт інтерференційної картини, що виникає при дифракції світла на щілини між пальцями.

18. Що за маленькі розпливчасті крапки, що іноді посилюються, а іноді зменшуються у вас перед очима?

Плями в оці - це інтерференційна картина, викликана дифракцією світла на круглих клітинах крові, що плавають прямо перед жовтою плямою сітківки (область з підвищеним вмістом колб). Клітини крові можуть потрапити в око з капілярів, що руйнуються внаслідок старіння, підвищення артеріального тиску, ударів. Під дією осмотичного тиску ці клітини роздмухуються в кульки.

19. Чому кольорові тканини вицвітають на сонці?

Ультрафіолетове випромінювання, поглинаючись органічними молекулами фарб, порушує молекулярні зв'язки. Це призводить до втрати пігменту.

20. Якщо, дивлячись на екран телевізора промикати "ммм" із закритим ротом, на екрані з'являться темні лінії. «Мичучи» відповідним тоном, можна змусити ці смуги рухатися вгору, вниз або стояти на місці. Чому «микання» так впливає наш зір»?

Зображення на екрані «блимає», оскільки воно утворюється в результаті малої розгортки електронним променем. «Мичання» відповідної частоти викликає коливання голови та очей. При цьому в ту саму ділянку сітківки періодично потрапляє одне й те саме зображення, що повторюється. Це призводить до стробоскопічного зображення телеекрана. Якщо частота «микання» змінюється, то зображення рухатиметься.

21. Закривши одне око склом від сонячних окулярів і подивившись двома очима на маятник, що коливається, ми побачимо, що він описує еліпс у просторі. Чому виникає уявне тривимірне зображення?

Здається рух по еліпсу пояснюється тим, що сприйняття маятника оком, закритим темним фільтром, на кілька мілісекунд відстає. Мозок, зіставляючи інформацію від двох очей, «поміщає» маятник або ближче, або далі, ніж справжнє становище. Тому коливання видається двовимірним.

22. Подивившись у ясне небо, ви побачите перед очима безліч точок, що рухаються. Вони є завжди, але ми не звертаємо на них уваги. Що вони являють собою і чому рухаються ривками?

Мозок «ігнорує» всяке нерухоме зображення у вічі, судини ж у сітківці та його тіні нерухомі. Інша справа тіні від клітин крові, що рухаються капілярами; ці тіні видно як переривчасто рухаються точки.

23. При слабкому освітленні синій колір здається яскравішим за червоний, але при хорошому освітленні червоний здається яскравішим за синій. Чому відносна яскравість кольорів залежить від рівня освітлення?

При сильній освітленості зір обумовлений колбочками, а при слабкій – паличками. Колбочки бувають трьох типів, чутливих до квітів: червоного, жовтого, синього. Палички найбільш чутливі до зеленого світла та мало чутливі до червоного. Якщо збільшувати освітленість, то зір перемикається з паличкового на колбочковий (колірний ефект Пуркіньє).

24. На передню лінію об'єктива фотоапарата села Муха. Як це позначиться як знімок?

Муха затримає частину променів, що надходять до об'єктива, що призведе до потьмарення знімка.

25. Чому ввечері людина гірше розрізняє контури предметів, ніж вдень?

Увечері зіниці у людини розширюються. Але кришталик – не ідеальна лінза. Зображення, що даються різними ділянками кришталика, через аберацію зміщені щодо один одного. Чим більша частина кришталика «працює», тим паче розмите зображення.

26. Чому при сході і особливо заході сонця Сонце грає різними кольорами?

Сонячні промені при заході сонця і сході проходять великий шлях у повітрі. За теорією Релея, будуть розсіюватися сині, блакитні та фіолетові промені, а проходять промені червоної частини спектру. Тому Сонце забарвлюється в жовті, рожеві, червоні тони, протилежний бік неба здається забарвленим у синій з фіолетовим відтінком колір. Схід дає яскравішу і чистішу картину, оскільки повітря за ніч стає чистішим.

27. Якщо дивитися на промінь прожектора збоку, він здається вигнутим. Чи так це?

Ця помилка сприйняття обумовлена тим, що небо здається нам куполоподібним.

розробка уроку з фізики 8 кл.

мета: вивчити поняття світло та джерела світла.

освітні: познайомити учнів з природними та штучними джерелами світла, пояснити закон прямолінійного поширення світла, розглянути природу сонячних та місячних затемнень, закріпити вміння побудови ходу променів при утворенні тіні та півтіні; продовжити роботу з формування експериментальних дослідницьких умінь.

виховні: формувати пізнавальний інтерес; виховувати вміння працювати у групі та шанобливо ставитися до думки однокласників; сприяти формуванню наукового світогляду,

розвиваючі: розвивати увагу, уяву, спостережливість, логічне та критичне мислення. сприяти розвитку пізнавальних інтересів, інтелектуальних та творчих здібностей у ході уроку та при виконанні домашнього завдання з використанням різних джерел інформації та сучасних інформаційних технологій; створити умови для розвитку творчих та дослідницьких навичок, формувати вміння виділяти головне, зіставляти, робити висновки; розвивати мову, удосконалювати інтелектуальні здібності

Форми організації роботи дітей:

Індивідуальна, фронтальна, групова,

Форми навчання:наочні, практичні (вправи); фронтальна робота, самостійна робота, бесіда з питань, індивідуальні завдання.

Тип та вид уроку:вивчення нового матеріалу,

Методи навчання:

евристичний метод,

дослідницький,

пояснювально-репродуктивний,

спонукаючий,

Обладнання:комп'ютер або ноутбук для вчителя, мультимедійний проектор, екран, джерела світла, тіла різних розмірів.
Результати навчального заняття:

Предметні- узагальнити та систематизувати знання учнів про джерела світла, закони поширення світла, значення світла в житті людини з'ясувати; сформувати вміння пояснювати причини утворення тіні та півтіні, сонячних та місячних затемнень; формувати вміння проводити досліди, пояснювати результати досліджень.

Метапредметні- Розвинути творчі здібності учнів у ході виконання творчих завдань; розвинути навички використання інформаційних технологій та різних джерел інформації для вирішення пізнавальних завдань; розширити кругозір учнів, показати застосування теоретичних знань практично; розвинути здатність до аналізу та творчу активність, уміння логічно мислити; розвивати інтерес та логічне мислення шляхом вирішення навчальних проблем, пояснень цікавих фактів.

Особистісні- формування активної життєвої позиції, почуття колективізму та взаємодопомоги, відповідальність кожного за кінцеві результати; виховання самостійності, працьовитості, наполегливості у досягненні мети.

хід уроку:

1. Орг момент.Перевірка готовності до уроку, налаштування на роботу.

Здрастуйте хлопці, перевірте готовність до уроку (приладдя, підручник, зошит)

2. Підготовка до сприйняття нового матеріалу.

Хлопці! Ми продовжуємо знайомитися з новими поняттями у фізиці, відкривати для себе щось нове, цікаве. А скільки ще й недослідженого довкола? Інтерес до всього незвіданого виникає, коли людина працює сама.

Хоч вийди ти не в біле світло, а в поле за околицю,
Коли йдеш за кимось у слід, дорога не запам'ятається.
За те куди б ти не потрапив, і за яким бездоріжжям
Дорогу ту, що сам шукав, повік не забудеться!

Отже, на початку я пропоную вам визначити тему уроку (робота з картками). Хлопці перед вами завдання у яких зашифровано номер телефону, за яким ви можете дізнатися тему уроку, але на початку треба відгадати номер телефону.

Запитання:

1. Скільки планет у нашій сонячній системі висвітлює Сонце? (8)

2. Щорічно вранці
Він у віконце входить до нас.
Якщо він уже увійшов,

5. Лодигін ................... винайшов електричну лампочку розжарювання

6. День пішов, померкли дали,

Пташки співати вже перестали -

Що мерехтить у небі? (9-Зірки, 2- лампочка, 8- світлячки)

7. Молоко хлюпнув трішки

Хтось зірковою доріжкою,

У небі оксамитовому вона

Розчинилася, трохи видно.

Вгору дивлюся - вже не заснути!

8. Раптом спалахнув на травинці
Справжній вогник.
Це з лампочкою на спинці

Виблискує, моргає,

10. Голова вогнем палає,
Тіло тане та згоряє.
Я корисною бути хочу:
Лампи немає – я засвічу.

(9-Свічка, 1-ліхтарик, 7-телефон)

11. Слуги його величності
Найсвітлішого Електрики.
У поклонах стоять уздовж дороги
І світять перехожим під ноги.
(8-автомобілі, 2-електрики, 4- Ліхтарі.)

Молодці відгадали номер телефону, а тепер зателефонуємо за номером і дізнаємося, що нам робити далі. (дзвонять)

Питання по телефону: Здогадайтеся, що поєднує питання в картці, це і є тема уроку? (світло) Запишемо тему уроку: «Світло. Джерела світла. Поширення світла»

2. Пояснення нового матеріалу

Завдання № 1: Хлопці, я пропоную вивчити список ключових слів нової теми та індивідуально заповнити стовпчики наступної таблиці: (у дітей на парті є таблиця)

ключові слова теми	знаю	Не знаю


джерело світла
природне джерело світла

півтінь
штучне джерело світла
точкове джерело світла

Цікаво те, що ви, хлопці, ще тільки розпочали вивчення нової теми, але вже виявили знання про деякі поняття.

Яка ж мета уроку?

що таке світло, які існують джерела світла; які джерела є точковими; як поширюється в однорідному середовищі світло;

Давайте на хвилинку заплющимо очі і уявимо собі "життя в пітьмі"! Чи бачите ви красу нашого світу? Які у вас почуття? Світ для нас став блідішим... Важко уявити собі життя без світла. Адже все живе існує і розвивається під впливом світла та тепла. Що нам допомагає пізнавати навколишній світ? Світло... Його значення у нашому житті дуже велике. Сьогодні ми поговоримо про одну із областей фізики, де вивчаються світлові явища. Ви дізнаєтеся: що таке світло, які тіла є джерелами світла, які закони поширення світла.

Діяльність людини в початкові періоди її існування - видобуток їжі, захист від ворогів-залежила від світла. Світло завдяки тому, що око людини здатне його сприймати, є найважливішим засобом пізнання природи. Коли після тривалої темряви настає світанок, то здається все оживає: і дерева, і вода. І небо. І птахи. Зір дозволяє нам дізнатися про навколишній світ більше, ніж всі інші органи чуття разом узяті. Дослідження світлових явищ дозволило створити такі прилади, за допомогою яких визначили розташування та рух, та навіть склад небесних тіл. А також удалося заглянути всередину тіл. З допомогою мікроскопа розглянули склад клітини, вивчили будову бактерій, кров'яних тіл.

Світло необхідне скрізь: Безпека руху транспорту на дорогах пов'язана із застосуванням фар, освітленням вулиць; у військовій техніці використовують освітлювальні ракети, прожектори. Світло підвищує опірність організму хворобам, покращує здоров'я та настрій людини. Висвітлення робочого місця підвищує працездатність.

Отже, що таке світло? Знайдемо визначення у підручнику(Стор.147) запишемо. світло - це випромінювання, але лише його частина, яка сприймається оком;

Друге питання, яке ми ставили, що таке джерело світла?(Знайдемо точне визначення у підручнику стор.147) Джерела - тіла здатні випромінювати світло.

Ми бачимо не тільки джерела світла, а й тіла, які не є джерелами світла, - книгу, парту, будинки тощо.

Ці предмети ми бачимо лише тоді, коли вони освітлені.

Випромінювання, що йде від джерела світла, потрапивши на предмет, змінює свій напрямок і потрапляє у око.

що ми хотіли дізнатися про джерела світла? (їхні види)

Отже, для кращого розуміння я вам зараз продемонструю наявні в кабінеті фізики джерела (демонструє свічку, що горить, електричну лампу розжарювання, люмінесцентну лампу, лазер, фосфоресцентний екран, джерело ультрафіолетового випромінювання). Сонце, вогонь, блискавка, розпечений шматок металу – приклади теплових джерел світла, що світяться тому, що мають високу температуру. Дивовижними тепловими джерелами є зірки – небесні тіла величезного розміру. Багато хто з них набагато більше Сонця. Так як зірки знаходяться від нас дуже далеко, то на небі вони видно як крапки, що світяться. Про такі об'єкти говорять як про точкові джерела світла.

Є речовини, які починають світитися після освітлення. Їх називають люмінесцентними речовинами. У перекладі з латинської "люмінесценція" означає "Світіння". Викликати люмінесценцію іноді може механічний удар. Якщо спеціально виготовлені скляні трубки, наповнені різними розрідженими газами, підключити до джерела високої напруги струму, то в газах виникає електричний струм - розряд. Такі трубки називають газорозрядними. Колір світіння у яких залежить від природи газу та його розрядження.

Вчитель дає точні визначення понять: джерела світла – це тіла, якими створюється світлове (оптичне) випромінювання. Джерела світла ми бачимо тому, що створюване ними випромінювання потрапляє нам у вічі. Загальним принципом, на якому засновано дію всіх джерел світла, є перетворення будь-якої енергії на світлову енергію.

фіз хвилинка

якщо почуєте назву джерела світла природного підніміть праву руку, штучного-ліву, теплового- поверніть голову направо, точкового - поверніть голову наліво

Завдання 2

Поставте свічку та екран із вертикальною щілиною на аркуш білого паперу. Засвітіть свічку та спостерігайте смужку світла за екраном.

Позначте олівцем на папері точку А біля свічки, точку В навпроти щілини та точку С на промені світла за екраном. Заберіть екран і за допомогою лінійки проведіть пряму АВ, що сполучає свічку та щілину в екрані. Потім проведіть пряму нд вздовж смужки світла за екраном. Переконайтеся, що пряма НД є продовженням прямої АВ. Зробіть висновок.

Завдання 3

Залишіть свічку, що горить, у точці А, а екран помістіть у точку С. Між джерелом світла і екраном помістіть у точку В непрозорий циліндр. Увімкніть лампу та спостерігайте поширення світла за циліндром. Зробіть висновок.

Перемістіть циліндр впритул до екрана та висвітлить його світлом. Видаляючи та наближаючи джерело світла до циліндра, поспостерігайте за зміною зображення циліндра на екрані. Проаналізуйте отриманий результат.

Імовірні відповіді учнів – записуємо на дошці.

Світло поширюється прямою лінією.

Яскравість світлового променя залежить від відстані джерела.

Від відстані до джерела залежить розбіжність променя.

Екран є перешкодою світла.

Розміри тіні залежать від відстані між предметом та джерелом світла.

Форма тіні залежить від розташування предмета та джерела світла.

Усі висновки, висловлені вами вірні, але хочу звернути увагу лише одне із них. Він є одним із чотирьох основних законів поширення світла.

Світло в однорідному середовищі від джерела поширюється прямолінійно і на всі боки. Лінія, вздовж якої поширюється світло, називається світловим променем. Існує кілька дослідних доказів цього закону. Екран освітлюється освітлювачем. На шляху розповсюдження світла розміщують непрозорий диск. На екрані відображається чітке зображення тіні. Область простору, куди не потрапляє світло джерела світла, називається тінню.Досвід повторюється, але джерело світла спочатку повільно наближають до непрозорого диска, а потім видаляють від нього. Увага учнів звертають на розміри та форму тіні. Розміри тіні залежить від відстані до джерела світла. При наближенні джерела світла розміри тіні зростають. При збільшенні відстані між джерелом та предметом розміри тіні зменшуються до розмірів предмета. Непрозорий диск з попереднього досвіду висвітлюється двома поряд розташованими освітлювачами. На екрані видно область, куди не потрапляє світло від жодного з освітлювачів, і бліді тіні диска. Частково освітлений простір називають напівтінню. Глобус Землі висвітлюється проекційним апаратом. Білу кульку, що імітує Місяць, на високій тонкій стійці переміщують навколо глобуса. Коли кулька знаходиться між освітлювачем та глобусом, його тінь падає на поверхню глобуса. Там Землі, куди потрапляє тінь від Місяця, спостерігається сонячне затемнення. Коли кулька при переміщенні навколо глобуса входить у тінь від глобуса, вона перестає освітлюватися джерелом світла. Якщо Місяць при своєму обігу навколо Землі потрапляє в тінь, що відкидається Землею, то спостерігається місячне затемнення. При освітленні глобуса Землі двома освітлювачами видно, що кулька, що імітує Місяць, відкидає тінь і півтінь. Якщо люди на поверхні Землі знаходяться в тіні, то вони спостерігають повне сонячне затемнення, а при знаходженні в області півтіні – спостерігають часткове сонячне затемнення.

фізхвилинка « Дірка в долоні»

Виконуємо практичну роботу 2 частина

Утворення тіні та півтіні від двох джерел світла

Спостереження прямолінійного поширення світла. Утворення тіні та півтіні.

Використовуючи дві лампи, джерело струму, ключ, провідники, змінний реостат зберіть електричний ланцюг. Непрозоре тіло, екран.

Лампи розташуйте на відстані 1-2 см одна від одної.

Розташуйте екран на відстані 20-25 см від ламп.

Замкніть ланцюг.

Розмістіть непрозорий предмет між лампами та екраном.

Закрийте рукою одну лампу. Позначте область тіні на екрані.

Закрийте рукою іншу лампу. Позначте область тіні на екрані.

Отримайте ділянку тіні від двох ламп.

Досягніть, змінюючи положення предмета, часткового накладання тіней один на одного.

Намалюйте на екрані зону тіні та півтіні.

За результатами дослідження зробіть висновок.

ІІІ. Вирішення задач:

Людині, яка читає книгу, байдуже, праворуч або ліворуч від неї знаходиться джерело світла. Чому при листі так важливо, щоб світло падало ліворуч?

Сонце сяє, а місяць світить .(Поясніть зміст цього прислів'я)

Визначте довжину тіні від людини, зріст якої 160 см., якщо довжина тіні від метрової лінійки дорівнює 1,5 метра?

IV. Цікаві факти:

Цікаво рятує життя морський хробак. Коли краб перекушує його, задня частина хробака яскраво спалахує. Краб прямує до неї, постраждалий черв'як ховається, і через деякий час на місці відсутньої частини зростає нова.

У Бразилії та Уругваї водяться червонувато-коричневі світлячки з рядами яскраво-зелених вогників уздовж тулуба та яскраво-червоною "лампочкою" на голові. Відомі випадки, коли ці природні світильники- жителі джунглів – рятували життя людей: під час іспано-американської війни лікарі оперували поранених при світлі світлячків, насипаних у пляшку.

У XVIII столітті на узбережжі Куби висадилися англійці, а вночі побачили у лісі тиради вогнів. Вони подумали, що остров'ян занадто багато і відступили, а насправді це були світлячки.

Напрямок на північ у північній півкулі визначають, вставши опівдні спиною до Сонця. Тінь, відкинута людиною, наче стрілка, вкаже на північ. У південній півкулі тінь покаже на південь.

Гамбурзький алхімік Бранд все життя шукав секрет отримання "філософського каменю", який перетворював би все на золото. Якось він налив у посудину сечу і почав її підігрівати. Коли рідина випарувалась, на дні залишився чорний осад. Бранд вирішив розжарити його на вогні. На стінках судини почала накопичуватися біла речовина, схожа на віск. Воно світилося! Алхімік думав, що здійснив свою мрію. Насправді він отримав раніше невідомий хімічний елемент – фосфор .(що несе світло)

Учні відповідають питання:

Вчитель: У Козьми Пруткова є афоризм: “Якщо в тебе буде запитано: що корисніше, Сонце чи місяць? - Відповідай: місяць. Бо Сонце світить вдень, коли й без того світло, а місяць уночі”. Чи правий Козьма Прутков? Чому?

Вчитель: Назвіть джерела світла, якими вам доводилося користуватися під час читання?

Вчитель: Нагріта праска та свічка, що горить, є джерелами випромінювання. Чим відрізняються один від одного створювані цими приладами випромінювання?

Вчитель: З давньогрецької легенди про Персея: “Не далі польоту стріли було чудовисько, коли Персей злетів високо у повітря. Тінь його впала в море, і люто кинулося чудовисько на тінь героя. Персей сміливо кинувся з висоти на чудовисько і глибоко встромив йому в спину вигнутий меч”.

Вчитель: Що таке тінь і який фізичний закон дозволяє пояснити її освіту?

Вчитель: Від чого насправді залежить видима форма Місяця?

Вчитель: Вирішуємо якісні завдання

1. Як можна розмістити джерела світла, щоб під час операції тінь від рук хірурга не закривало місце операції?

Відповідь: Розташувати кілька ламп над головою.

2. Чому у хмарний день предмети не дають тіні?

Відповідь: Предмети освітлені розсіяним світлом, освітленість з усіх боків однакова.

3. Чи можна спостерігати сонячне та місячне затемнення з будь-яких точок на поверхні Землі?

Відповідь: Місячне так Сонячне немає.

4. Чи може велосипедист випередити свою тінь?

Відповідь: Так, якщо тінь утворюється на стіні, паралельно якій рухається велосипедист, а джерело світла рухається швидше за велосипедиста в тому ж напрямку.

5. Як залежить розмір півтіні від розмірів джерела світла?

Відповідь: Чим більше джерело, тим більше півтінь

6. За якої умови тіло має давати на екрані різку тінь без півтіні?

Відповідь: Якщо розмір джерела світла набагато менший за розміри тіла.

Тест:

1. Джерела світла буваю

А. ... лише природні.

Б. ... лише штучні.

В. ... природні та штучні

2. Яке джерело світла називається точковим?

А. Тіло невеликого розміру, що світиться. Б. джерело, розміри якого набагато менші за відстань до нього. В. Дуже слабке тіло, що світиться.

3. Як поширюється світло у однорідному середовищі?

А. прямолінійно

Б. криволінійно.

В. По будь-якій лінії, що з'єднує джерело та предмет.

4. Як поділяються джерела світла

А. Точкові та протяжні

Б. механічні

В. теплові

5. Джерелом видимого світла є?

А) Нагрітий електричний чайник

Б) Телевізійна антена.

В) Дуга при зварюванні

6. Серед перелічених джерел не випромінює світло?

А) Багаття;

Б) Радіатор;

В) Сонце.

7. Що являє собою тінь?

А) Область простору, куди внаслідок прямолінійного поширення не потрапляє світло.

Б). Темне місце за предметом

В) Місце, яке не бачить людина

8. Що таке півтінь? Яким має бути джерело.

А) Місце, куди світло частково потрапляє. Протяжним.

Б) Місце, де є світло, та його мало.

В) Область простору, де є і тінь, і світло. Точковим.

9. Яку лінію називають світловим променем?

А) Лінію, що походить від джерела світла

Б Лінію, вздовж якої поширюється енергія джерела світла.

В) Лінію, якою світло від джерела потрапляє у око.

Вчитель: Відповіді вам пропонуються, і ви самі можете оцінити свою роботу:

0 помилок – 5

1-2 помилки - 4

3-4 помилки – 3

5-6 помилок - 2

Вчитель: Сьогодні на уроці ми познайомилися з джерелами світла, дізналися про те, що в однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Доказ: утворення тіні та півтіні, сонячні та місячні затемнення.

Вчитель: Чи досягли ми мети, яку поставили на початку уроку?

Учні: Закріпили матеріал, що вивчається; перевірили отримані знання.

Експеримент: Візьміть метрову палицю та на вулиці виміряйте розмір її тіні. Потім визначте реальну висоту дерев та будинків. стовп, вимірюючи їх тіні.

Ваш настрій наприкінці уроку та відобразіть його на смайлику.

Вчитель: Хлопці! Насамкінець хочу сказати. Фізик бачить те, що бачать усі: предмети та явища. Він також як і все захоплюється красою та величчю світу, але за цією всім доступною красою йому відкривається ще одна краса закономірностей у нескінченному розмаїтті речей та подій.

закріплення

Вибери до кожного питання правильні відповіді (на одне запитання може бути більше за одну відповідь). Наприклад, якщо на перше запитання вважаєш за правильні відповіді під номером 3 і 5, то записуй так: 1 (3,5), якщо правильної відповіді немає, то 1(-).

1.Розділ науки, що вивчає світло та світлові явища -	1.світло падало зліва, щоб не утворювалася тінь
2.Назвіть природні джерела світла	2.при нагріванні відбувається процес випаровування рідини
3.Назвіть штучні джерела світла	3. через освітлення джерелом світла. Випромінювання, що йде від джерел світла, потрапивши на поверхню предмета, змінює свій напрямок і потрапляє у вічі.
4. за санітарними нормами учні в класних кімнатах повинні сидіти так, щоб світло падало зліва	4.лупа, телескоп, фотоапарат, перископ
5.Дуга на електрозварюванні є	5.джерелом видимого світла
6.На основі дослідження світлових явищ створені прилади:	6.екран комп'ютера, ел. лампочка, ліхтарик
7.Під дією сонячного світла фрукти висихають, тому що	7.світлячок, гнилушка, блискавка
8.Ми бачимо тіла, які не є джерелом світла.	8.називають оптикою
	9. тому що уважно дивимося
	10.штучним джерелом
	11.плитка, кип'ятильник, телеграф
	12. полум'я свічки, дуга при електрозварюванні

Рефлексія.Синквейн.

Слово «сінквейн» походить від французького слова, яке означає «п'ять». Таким чином, синквейн - це вірш, що складається з п'яти рядків:
1 – одне слово, зазвичай іменник, що відбиває головну ідею;
2 - два слова, прикметники, що описують основну думку;
3 – три слова, дієслова, що описують дії у рамках теми;
4 - фраза з кількох слів, що показує ставлення до теми;
5 - слово або кілька слів, пов'язані з першим, що відображають суть теми.

Запитання:

1. Скільки планет у нашій сонячній системі висвітлює Сонце?

2. Щорічно вранці
Він у віконце входить до нас.
Якщо він уже увійшов,
Отже день прийшов. (відповіді: 2-вітер, 9-світло, 3-шум)

3. Висить груша-не можна з'їсти? (0-лампочка, 2-новорічна іграшка, 6-малюнок)

4. Все їсть, а воду боїться? (0 - кішка, 5 - вогонь, 9 - дитина)

5.Лодигин..(числительное)............ винайшов електричну лампочку розжарювання

6. День пішов, померкли дали,

Пташки співати вже перестали -

Уляглися до зірки в гніздах...

Що мерехтить у небі?

(9-Зірки, 2- лампочка, 8- світлячки)

7. Молоко хлюпнув трішки

Хтось зірковою доріжкою,

У небі оксамитовому вона

Розчинилася, трохи видно.

Вгору дивлюся - вже не заснути!

Що ж у небі? (1-Місяць, 3- комета, 2-Млечний Шлях)

8. Раптом спалахнув на травинці
Справжній вогник.
Це з лампочкою на спинці
Сів на траву... (7-світлячок, 4-жук, 3- комар)

Виблискує, моргає,
Криві стріли пускає. (1-снайпер, 2-блискавка, 7-Зевс)

10. Голова вогнем палає,
Тіло тане та згоряє.
Я корисною бути хочу:
Лампи немає – я засвічу. (9-Свічка, 1-ліхтарик, 7-телефон)

11. Слуги його величності
Найсвітлішого Електрики.
У поклонах стоять уздовж дороги
І світять перехожим під ноги. (8-автомобілі, 2-електрики, 4-ліхтарі.)

ключові слова теми	знаю	не знаю


джерело світла
природне джерело світла

півтінь
штучне джерело світла
точкове джерело світла

ключові слова теми	знаю	не знаю


джерело світла
природне джерело світла

півтінь
штучне джерело світла
точкове джерело світла

ключові слова теми	знаю	не знаю


джерело світла
природне джерело світла

півтінь
штучне джерело світла
точкове джерело світла

ключові слова теми	знаю	не знаю


джерело світла
природне джерело світла

півтінь
штучне джерело світла
точкове джерело світла

Завдання 1

Завдання 2

Завдання 1

Поставте екран із вертикальною щілиною на аркуш білого паперу. увімкніть ліхтар телефону та спостерігайте смужку світла за екраном.

Зробіть висновок про те, як поширюється світло (пряма, крива)

Завдання 2

1. Свічку, що горить, екран помістіть навпроти один одного. Між джерелом світла та екраном помістіть непрозорий циліндр. Перемістіть циліндр впритул до екрана і відсуньте екран, поспостерігайте за зміною зображення циліндра на екрані.

2.Видаляючи та наближаючи джерело світла до циліндра, поспостерігайте за зміною зображення циліндра на екрані. Проаналізуйте отриманий результат. Зробіть висновок.

Завдання 1

Зробіть висновок про те, як поширюється світло (пряма, крива)

Завдання 2

Завдання 1

Зробіть висновок про те, як поширюється світло (пряма, крива)

Завдання 2

Основні закони геометричної оптики відомі ще з давніх часів. Так, Платон (430 р. е.) встановив закон прямолінійного поширення світла. У трактатах Евкліда формулюється закон прямолінійного поширення світла та закон рівності кутів падіння та відображення. Аристотель та Птолемей вивчали заломлення світла. Але точних формулювань цих законів геометричної оптики грецьким філософам знайти не вдалося.

Геометрична оптика є граничним випадком хвильової оптики, коли Довжина світлової хвилі прагне нуля.

Найпростіші оптичні явища, наприклад, виникнення тіней і отримання зображень в оптичних приладах, можуть бути зрозумілі в рамках геометричної оптики.

В основу формальної побудови геометричної оптики покладено чотири закони , встановлених дослідним шляхом:

· Закон прямолінійного поширення світла;

· Закон незалежності світлових променів;

· Закон відображення;

· Закон заломлення світла.

Для аналізу цих законів Х. Гюйгенс запропонував простий та наочний метод, названий згодом принципом Гюйгенса .

Кожна точка, до якої доходить світлове збудження, є ,в свою чергу, центром вторинних хвиль;поверхня, що огинає в деякий момент часу ці вторинні хвилі, вказує положення до цього моменту фронту хвилі, що дійсно розповсюджується.

Ґрунтуючись на своєму методі, Гюйгенс пояснив прямолінійність розповсюдження світла і вивів закони відображення і заломлення .

Закон прямолінійного поширення світла :

· світло в оптично однорідному середовищі поширюється прямолінійно.

Доказом цього закону є наявність тіні з різкими межами від непрозорих предметів під час висвітлення їх джерелами малих розмірів.

Ретельні експерименти показали, проте, що це закон порушується, якщо світло проходить через дуже малі отвори, причому відхилення від прямолінійності поширення тим більше, що менше отвори.

Тінь, що відкидається предметом, обумовлена прямолінійністю поширення світлових променів в оптично однорідних середовищах.

Астрономічною ілюстрацією прямолінійного поширення світла і, зокрема, утворення тіні та півтіні може служити затінення одних планет іншими, наприклад затемнення Місяця , коли Місяць потрапляє у тінь Землі (рис. 7.1). Внаслідок взаємного руху Місяця та Землі тінь Землі переміщається поверхнею Місяця, і місячне затемнення проходить через кілька приватних фаз (рис. 7.2).

Закон незалежності світлових пучків :

· ефект, вироблений окремим пучком, залежить від того,чи діють одночасно інші пучки або вони усунені.

Розбиваючи світловий потік окремі світлові пучки (наприклад, з допомогою діафрагм), можна показати, що дію виділених світлових пучків незалежно.

Закон відображення (рис. 7.3):

· відбитий промінь лежить в одній площині з падаючим променем і перпендикуляром,проведеним до межі поділу двох середовищ у точці падіння;

· кут падінняα дорівнює куту відображенняγ: α = γ

Мал. 7.3 Мал. 7.4

Для виведення закону відображення скористаємося принципом Гюйгенса. Припустимо, що плоска хвиля (фронт хвилі АВзі швидкістю зпадає на межу розділу двох середовищ (Рис. 7.4). Коли фронт хвилі АВдосягне поверхні, що відбиває в точці А, ця точка почне випромінювати вторинну хвилю .

· Для проходження хвилею відстані НДпотрібен час Δ t = BC/ υ . За цей же час фронт вторинної хвилі досягне точок півсфери. AD якої дорівнює: υ Δ t= НД.Положення фронту відбитої хвилі у цей час відповідно до принципу Гюйгенса задається площиною DC, а напрямок поширення цієї хвилі - променем II. З рівності трикутників ABC і ADC витікає закон відображення: кут падінняα дорівнює куту відображення γ .

Закон заломлення (закон Снеліуса) (рис. 7.5):

· промінь, що падає, промінь заломлений і перпендикуляр, проведений до межі розділу в точці падіння, лежать в одній площині;

· відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна для цих середовищ.

Мал. 7.5 Мал. 7.6

Висновок закону заломлення. Припустимо, що плоска хвиля (фронт хвилі АВ), що поширюється у вакуумі вздовж напрямку I зі швидкістю зпадає на межу розділу з середовищем, в якій швидкість її поширення дорівнює u(Рис. 7.6).

Нехай час, що витрачається хвилею для проходження шляху НД, дорівнює D t. Тоді НД = с D t. За цей же час фронт хвилі, що збуджується точкою Ау середовищі зі швидкістю u, досягне точок півсфери, радіус якої AD = u D t. Положення фронту заломленої хвилі у цей час відповідно до принципу Гюйгенса задається площиною DC, а напрямок її поширення – променем III . З рис. 7.6 видно, що

звідси випливає закон Снеліуса :

Дещо інше формулювання закону поширення світла було дано французьким математиком і фізиком П. Ферма.

Фізичні дослідження відносяться здебільшого до оптики, де він встановив у 1662 р. основний принцип геометричної оптики (принцип Ферма). Аналогія між принципом Ферма та варіаційними принципами механіки відіграла значну роль у розвитку сучасної динаміки та теорії оптичних інструментів.

Згідно принципом Ферма , світло поширюється між двома точками по дорозі, для проходження якого необхідно найменший час.

Покажемо застосування цього принципу до вирішення тієї самої задачі про переломлення світла.

Промінь від джерела світла S, розташованого у вакуумі йде до точки У, розташованої в певному середовищі за кордоном розділу (рис. 7.7).

У кожному середовищі найкоротшим шляхом будуть прямі SAі AB. Крапку Aохарактеризуємо відстанню xвід перпендикуляра, опущеного із джерела на межу розділу. Визначимо час, витрачений на проходження шляху SAB:

Для знаходження мінімуму знайдемо першу похідну від τ хі прирівняємо її до нуля:

звідси приходимо до того ж виразу, що отримано з принципу Гюйгенса: .

Принцип Ферма зберіг своє значення донині і став основою загальної формулювання законів механіки (зокрема теорії відносності і квантової механіки).

З принципу Ферма випливає кілька наслідків.

Оборотність світлових променів : якщо звернути промінь III (рис. 7.7), змусивши його падати на межу розділу під кутомβ, то заломлений промінь у першому середовищі поширюватиметься під кутом α, тобто піде у зворотному напрямку вздовж променя I .

Інший приклад – міраж , що часто спостерігають мандрівники на розпечених сонцем дорогах. Вони бачать попереду оазис, але коли приходять туди, довкола виявляється пісок. Сутність у тому, що ми бачимо в цьому випадку світло, що пройшло над піском. Повітря сильно розжарене над найдорожчою, а у верхніх шарах холодніше. Гаряче повітря, розширюючись, стає більш розрідженим і швидкість світла в ньому більша, ніж у холодному. Тому світло проходить не прямою, а траєкторією з найменшим часом, загортаючи в теплі шари повітря.

Якщо світло поширюється з середовища з великим показником заломлення (оптично більш щільною) у середу з меншим показником заломлення (оптично менш щільною)(> ) , наприклад зі скла в повітря, то, згідно із законом заломлення, заломлений промінь віддаляється від нормалі і кут заломлення β більший, ніж кут падіння α (рис. 7.8 а).

Зі збільшенням кута падіння збільшується кут заломлення (рис. 7.8 б, в), доки при деякому куті падіння () кут заломлення не виявиться рівним π/2.

Кут називається граничним кутом . При кутах падіння α > все падаюче світло повністю відбивається (рис. 7.8 г).

· У міру наближення кута падіння до граничного, інтенсивність заломленого променя зменшується, а відбитого – зростає.

· Якщо , то інтенсивність заломленого променя перетворюється на нуль, а інтенсивність відбитого дорівнює інтенсивності падаючого (рис. 7.8 г).

· Таким чином,при кутах падіння в межах від π/2,промінь не заломлюється,а повністю відбивається в першу середу,причому інтенсивності відбитого і падаючого променів однакові. Це явище називається повним відбитком.

Граничний кут визначимо із формули:

;

Явище повного відображення використовується у призмах повного відображення (Мал. 7.9).

Показник заломлення скла дорівнює n » 1,5, тому граничний кут для кордону скло – повітря = arcsin (1/1,5) = 42 °.

При падінні світла на кордон скло – повітря при α > 42° завжди матиме повне відображення.

На рис. 7.9 показані призми повного відображення, що дозволяють:

а) повернути промінь на 90°;

б) повернути зображення;

в) обернути промені.

Призми повного відображення застосовуються в оптичних приладах (наприклад, у біноклях, перископах), а також у рефрактометрах, що дозволяють визначати показники заломлення тіл (за законом заломлення, вимірюючи, визначаємо відносний показник заломлення двох середовищ, а також абсолютний показник заломлення одного із середовищ, якщо показник заломлення другого середовища відомий).

Явище повного відображення використовується також у світловодах , Що представляють собою тонкі, довільним чином вигнуті нитки (волокна) з оптично прозорого матеріалу.

У волоконних деталях застосовують скляне волокно, світловідома жила (серцевина) якого оточується склом – оболонкою з іншого скла з меншим показником заломлення. Світло, що падає на торець світловода під кутами більше граничного , зазнає на поверхні розділу серцевини та оболонки повне відображення і розповсюджується тільки по світлознавчій жилі.

Світловоди використовуються при створенні телеграфно-телефонних кабелів великої ємності . Кабель складається з сотень і тисяч оптичних волокон тонких, як людське волосся. За таким кабелем, завтовшки у звичайний олівець, можна одночасно передавати до вісімдесяти тисяч телефонних розмов.

Крім того, світловоди використовуються в оптоволоконних електронно-променевих трубках, в електронно-лічильних машинах, для кодування інформації, медицини (наприклад, діагностика шлунка), для цілей інтегральної оптики.