Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Оптичні явища в природі. Джерела і приймачі світла. Світловий промінь. Прямолінійне поширення світла. Сонячне і місячне затемнення

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика: Оптичні явища в природі. Джерела світла






  § 17. ОПТИЧНІ ЯВИЩА В ПРИРОДІ. ДЖЕРЕЛА СВІТЛА 
  ■ Із п'яти органів чуття найбільше інформації про довкілля дає нам зір. Однак бачити навколишній світ ми можемо тільки тому, що існує світло. Із цього параграфа ми починаємо вивчення світлових, або оптичних (грец. optikos — зоровий), явищ — таких, що пов'язані зі світлом.






  1. Спостерігаємо світлові явища
  Зі світловими явищами ми зустрічаємося щодня протягом усього життя, адже вони є частиною природних умов, у яких ми живемо.
Деякі зі світлових явищ здаються нам справжнім дивом, наприклад міражі в пустелі, полярні сяйва. Проте погодьтеся, що й більш звичні для нас світлові явища: виблиск краплинки роси в сонячному промінні, місячна доріжка на плесі, семибарвний міст веселки після літнього дощу, блискавка у грозових хмарах, мерехтіння зір у нічному небі — теж є дивом, бо вони роблять світ навколо нас чудовим, сповненим чарівної краси та гармонії.
  
  2. З'ясовуємо, що таке джерела світла
  Фізичні тіла, атоми та молекули яких випромінюють світло, називають джерелами світла.
 
  Погляньте навколо, зверніться до свого досвіду — і ви, без сумніву, назвете багато джерел світла: Сонце, спалах блискавки, вогонь багаття, полум'я свічки, лампа розжарювання, екран телевізора, монітор комп'ютера тощо (див., наприклад, рис. 3.1). Світло можуть випромінювати також організми (деякі морські тварини, світлячки та ін.).






3.1.jpg






Рис. 3.1. Деякі джерела світла






  У ясну місячну ніч ми можемо досить добре бачити предмети, освітлені місячним сяйвом. Однак Місяць не можна вважати джерелом світла: Місяць світла не випромінює, а тільки відбиває світло, що йде від Сонця. Так само не можна назвати джерелом світла дзеркало, за допомогою якого ви посилаєте «сонячного зай-чика» у вікно вашого друга.

  3. Розрізняємо природні та штучні джерела світла
  Залежно від походження розрізняють природні та штучні (створені людиною) джерела світла.
  До природних джерел світла належать, наприклад, Сонце й зорі, розпечена лава та полярні сяйва, деякі світні об'єкти з-поміж тварин і рослин: глибоководна каракатиця, радіолярія, світні бактерії тощо. Так, теплої літньої ночі в лісовій траві можна побачити яскраві цятки світла — світлячків.
  Природні джерела не можуть повністю задовольнити дедалі більшу потребу людини у світлі. І тому ще в давнину люди почали створювати штучні джерела світла. Спочатку це були вогнище й каганець, пізніше з'явилися свічки, оливні та гасові лампи. Наприкінці XIX століття винайдено електричну лампу. Сьогодні різні види електричних ламп використовують усюди (рис. 3.2—3.4).
  У помешканнях ми зазвичай використовуємо лампи розжарювання. На жаль, вони не є досить економними: у таких лампах більша частина електричної енергії йде на нагрівання самої лампи та повітря навколо і тільки З—4 % енергії перетворюється на світлову. В останні роки, однак, з'явилися нові, у декілька разів економніші конструкції електричних ламп.
  Великі приміщення (супермаркети, цехи підприємств тощо) освітлюються джерелами світла у вигляді довгих трубок — лампами денного світла. Для різнобарвної ілюмінації, якою вночі підсвічено деякі будинки, торговельні центри тощо, використовують неонові, криптонові та інші лампи. 
 3.2.jpg
Рис. 3.2.Для освітлювання стадіонів застосовують дугові лампи
 3.3.jpg
Рис. 3.3.Потужними джерелами штучного світла є галогенні лампи у фарах сучасного автомобіля
 3.4.jpg
Рис. 3.4.Сигнали сучасних світлофорів добре видно навіть тоді, коли сонце світить яскраво. У таких світлофорах лампи розжарювання замінено світлодіодами

  4. Знайомимося з тепловими й люмінесцентними джерелами світла
  Залежно від температури джерел світла їх поділяють на теплові та люмінесцентні.
  Сонце й зорі, розпечена лава та лампочка розжарювання, полум'я вогнища, свічки, газові пальники тощо — усе це приклади теплових джерел світла: вони випромінюють світло завдяки тому, що мають високу власну температуру (рис. 3.5).
  Люмінесцентні джерела світла відрізняються від теплових тим, що для їхнього світіння не потрібна висока температура: світлове випромінювання може бути доволі інтенсивним, а джерело при цьому залишається відносно холодним.
  Прикладами люмінесцентних джерел є екран телевізора, монітор комп'ютера, лампи денного світла, дороговкази та дорожні знаки, вкриті люмінесцентною фарбою, світлові індикатори, деякі організми, а також полярні сяйва.










  5. Дізнаємося про точкові та протяжні джерела світла
 3.5.jpg
Рис. 3.5. Температура деяких теплових джерел світла





  Залежно від співвідношення розміру джерела світла і відстані від нього до приймача світла розрізняють точкові та протяжні джерела світла.
  Джерело світла вважається точковим, якщо його розмір є відносно невеликим порівняно з відстанню від нього до приймача світла.
  У протилежному разі джерело вважається протяжним.
 Таким чином, те саме джерело світла залежно від умов може вважатися як протяжним, так і точковим.
  Так, коли ми перебуваємо в кухні, то лампа денного світла (трубка завдовжки 0,5—1 м), що її освітлює, є для нас протяжним джерелом світла. Якщо ж ми спробуємо подивитися на ту саму лампу знадвору (наприклад, зі скверика навпроти будинку, з відстані 100—150 м до джерела світла), то лампа являтиме собою точкове джерело.
  Таким чином, до точкових джерел світла можна віднести навіть величезні зорі, які за розміром набагато більші, ніж Сонце,— у тому випадку, якщо спостерігати їх із Землі, з від¬стані, що в мільйони разів перевищує розміри цих зір.










  6. Характеризуємо приймачі світла
  Ви, напевне, вже здогадалися, що пристрої, за допомогою яких можна виявити світлове випромінювання, називають приймачами світла (рис. 3.6).
  Природними приймачами світла є очі живих істот.
  Одержуючи за допомогою цих приймачів інформацію, організми певним чином реагують на зміни в довкіллі. Так, зайшовши з темряви до яскраво освітленої кімнати, ми, звичайно, замружимо очі, а побачивши вночі світло фар автомобіля поблизу, обов'язково зупинимося край дороги.
  Аналогічну очам функцію виконують штучні приймачі світла. Так, фотоелектричними приймачами світла — фотодіодами — обладнано, наприклад, турнікети для проходження пасажирів у метро, на вокзалах тощо. Штучні фотохімічні приймачі — це фото- й кіноплівка, фотопапір.
  Пропонуємо вам самим відповісти на запитання про користь таких фотохімічних приймачів.




3.6.jpg




3.6a.jpg




3.6d.jpg
Рис 3.6. Приймачі світла

  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  Фізичні тіла, атоми та молекули яких випромінюють світло, називають джерелами світла.
  Джерела світла бувають: теплові й люмінесцентні; природні й штучні; точкові й протяжні. Наприклад, полярне сяйво — природне, протяжне для спостерігача на Землі, люмінесцентне джерело світла.
  Пристрої, за допомогою яких можна виявити світлове випромінювання, називають приймачами світла. Органи зору живих істот — природні приймачі світла.





  Контрольні запитання
1. Яку роль відіграє світло в житті людини? 2, Що називають джерелами світла? Наведіть приклади джерел світла. 3. Чи є Місяць джерелом світла? 4. На рисунку зображено різні джерела світла. Які з них ви віднесли б до люмінесцентних? теплових? 5. Наведіть приклади природних і штучних джерел світла, 6. Які штучні джерела світла зустрічаються найчастіше? Наведіть приклади використання цих джерел у повсякденному житті, у техніці. 7. За яких умов джерело світла вважають точковим? протяжним? 8. Які пристрої називають приймачами світла?
 




Контр.jpgКонтр1.jpgКонтр2.jpg





  Вправи
1. У яких із зазначених випадків Сонце можна вважати точковим джерелом світла?
  а) Спостерігання сонячного затемнення;





  б) вимірювання висоти Сонця над Землею;





  в) спостерігання Сонця з космічного корабля, що летить за межами Сонячної системи;





  г) визначення часу за допомогою сонячного годинника.
2. У кожному з наведених переліків визначте зайве слово або словосполучення. Поясніть свій вибір.
  а) Полум'я свічки, Сонце, зорі, Земля, полум'я вогнища;
  б) екран увімкненого комп'ютера, блискавка, лампа розжарювання, полум'я свічки;
  в) лампа денного світла, полум'я газового пальника, дорожні знаки, світлячки.






3. Однією з одиниць довжини, яку застосовують в астрономії, є світловий рік. Один світловий рік дорівнює відстані, що її проходить світло у вакуумі за один рік. Скільки метрів становить світловий рік, якщо швидкість світла у вакуумі приблизно дорівнює 300 000 км/с?
4. За який приблизно час світло проходить відстань від Сонця до Землі, що дорівнює 150 000 000 км? (Швидкість світла у вакуумі приблизно дорівнює 300 000 км/с.)
 
Фізика та техніка в Україні
 Фо18.jpg
  Видатний фізик Ігор Євгенович Тамм (1895—1971) починав свою наукову діяльність у Кримському університеті та в Одеському політехнічному інституті.
  Найбільш відоме досягнення академіка І. Є. Тамма — теоретичне роз'яснення так званого ефекту Черенкова.
  Ефект Черенкова — це слабке блакитне світіння, що його видає напівпрозоре середовище, коли крізь нього проходить радіаційне випромінювання. Теорія Тамма лежить в основі роботи детекторів швидких заряджених частинок (черенковських лічильників). За ці дослідження І. Є. Тамм отримав у 1958 році Нобелівську премію з фізики (спільно з І. М. Франком і П. О. Черенковим).








  § 20. ЗАКОН ПРЯМОЛІНІЙНОГО ПОШИРЕННЯ СВІТЛА
  ■ Коли ви граєте в хованки або пускаєте «сонячних зайчиків», то, не підозрюючи того, користуєтеся законом прямолінійного поширення світла. З'ясуймо, у чому полягає цей закон і які явища він пояснює.



  1. Вчимося розрізняти пучок світла і світловий промінь
  Для спостерігання світлових пучків нам не потрібне жодне спеціальне обладнання (рис. 3.12).



3.12.jpg



Рис. 3.12. У похмурі дні крізь розрив хмар пробиваються пучки сонячного світла
  Достатньо, наприклад, нещільно зсунути в кімнаті штори ясного сонячного дня, або відчинити двері з освітленої кімнати в темний коридор, або увімкнути в темряві ліхтарик. Пучки світла в першому випадку проходять до кімнати крізь щілину між шторами, у другому — падають на підлогу через дверний просвіт; в останньому випадку світло від лампочки в певному напрямку спрямовує рефлектор ліхтарика. Пучки світла в кожному з цих випадків утворюють яскраві світлові плями на освітлюваних ними предметах.
  У реальному житті ми маємо справу тільки з пучками світла, хоча, погодьтеся, нам звично казати: промінь сонця, промінь прожектора, зелений промінь тощо.
  Насправді, з погляду фізики, правильно було б говорити: пучок сонячних променів, пучок зелених променів і т. д. А от для схематичного зображення світлових пучків використовують світлові промені (рис. 3.13).
  Світловий промінь — це лінія, що вказує напрямок поширення світлового пучка.


3.141.jpg


Риc. 3.14. Дослід, який демонструє прямолінійне поширення світла
  Отже, ви тепер знаєте, що, коли далі в тексті зустрічатимуться фрази на зразок «промінь світла падає», «заломлення променя» тощо, слід мати на увазі, що йдеться про пучок світла, напрямок якого заданий цим променем.
 
  2. Переконуємося в прямолінійності поширення світла



  Проведемо дослід. Розташуємо послідовно джерело світла, кілька аркушів картону з круглими отворами (діаметром приблизно 5 мм) й екран. Розмістимо аркуші картону в такий спосіб, щоб на екрані з'явилася світлова пляма (рис. 3.14). Якщо тепер узяти, наприклад, спицю та протягти її крізь отвори, то спиця легко пройде крізь них, тобто виявиться, що отвори розташовані на одній прямій.
  Цей дослід демонструє собою закон прямолінійного поширення світла, встановлений у далеку давнину. Про нього понад 2500 років тому писав давньогрецький учений Евклід. До речі, у геометрії поняття променя та прямої лінії виникли на основі уявлення про світлові промені.
  Закон прямолінійного поширення світла: у прозорому однорідному середовищі світло по ишрюється прямолінійно.
 3.15.jpg
 Рис. 3.15. Принцип дії сонячного годинника базується на тому, що тінь від вертикально розташованого об'єкта, освітлюваного сонцем, змінює свою довжину та розміщення протягом дня
3.16.jpg


Рис. 3.16. Утворення повної тіні О1 від предмета О1 освітленого точковим джерелом світла S



 3. З'ясовуємо, що таке повна тінь і півтінь
  Прямолінійністю поширення світла можна пояснити той факт, що будь-яке непрозоре тіло, освітлене джерелом світла, відкидає тінь (див. рис. 3.15).



  Якщо джерело світла відносно предмета є точковим, то тінь від предмета буде чіткою. У цьому випадку говорять про повну тінь (рис. 3.16).
  Повна тінь — це та область простору, в яку не потрапляє світло від джерела світла.
  Якщо тіло освітлене кількома точковими джерелами світла або протяжним джерелом, то на екрані утворюється тінь із нечіткими контурами. У такому випадку створюється не тільки повна тінь, а ще й півтінь (рис. 3.17).
  Півтінь — це область простору, освітлена деякими з кількох наявних точкових джерел світла або частиною протяжного джерела.
 Утворення повної тіні й півтіні в космічних масштабах ми спостерігаємо під час місячного (рис. 3.18) та сонячного (рис. 3.19)затемнень. У тих місцях Землі, на які впала повна тінь Місяця, спостерігається повне сонячне затемнення, у місцях півтіні — часткове затемнення Сонця.


3.17.jpg
Рис. 3.17. Утворення повноїтіні О1 і півтіні 02 від предмета О1 освітленого протяжним джерелом світла S



3.18.jpg


Рис. 3.18. Коли Місяць потрапляє в зону тіні від Землі, настає місячне затемнення




3.19.jpg




Рис. 3.19. Якщо Місяць опиняється між Сонцем і Землею, то повна тінь і півтінь від Місяця падають на Землю. Настає сонячне затемнення




  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  У прозорому однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Лінія, що вказує напрямок поширення світлового пучка, називається світловим променем.
  У результаті того що світло поширюється прямолінійно, непрозорі тіла відкидають тінь (повну тінь і півтінь).
  Повна тінь — область простору, в яку не потрапляє світло від джерела (джерел) світла. Півтінь — це область простору, освітлена деякими з кількох наявних точкових джерел світла або частиною протяжного джерела.
  Під час сонячних і місячних затемнень ми спостерігаємо утворення тіні й півтіні в космічних масштабах.



  Контрольні запитання
1. Що називають світловим променем? 2. У чому полягає закон прямолінійного поширення світла? 3. Якими дослідами можна довести прямолінійність поширення світла? 4. Які явища підтверджують прямолінійність поширення світла? 5. За яких умов предмет утворюватиме тільки повну тінь, а за яких — повну тінь і півтінь? 6. За яких умов виникають сонячні та місячні затемнення?






  Вправи



  1. Під час сонячного затемнення на поверхні Землі утворюються тінь і півтінь Місяця (рисунок а). Рисунки б, в, г — фотографії цього сонячного затемнення, зроблені з різних точок Землі. Яку фотографію зроблено в точці 1 рисунка а? у точці 2? у точці З?


Вправи.jpg 
2. Космонавт, перебуваючи на Місяці, спостерігає Землю. Що побачить космонавт у той момент, коли на Землі буде повне місячне затемнення? часткове затемнення Місяця?
3. Як необхідно освітлювати операційну, щоб тінь від рук хірурга не застувала операційного поля?
4. Чому літак, що летить на великій висоті, не утворює тіні навіть сонячного дня?






  Експериментальні завдання
1. На відстані 30—40 см від запаленої свічки або настільної лампи розташуйте екран. Між екраном і свічкою горизонтально помістіть олівець. Змінюючи відстань між олівцем і свічкою, спостерігайте зміни, що відбуваються на екрані. Опишіть і поясніть свої спостереження.
2. Запропонуйте спосіб, як, використовуючи шпильки, можна перевірити, чи є лінія, проведена на картоні, прямою.
3. Станьте увечері неподалік від вуличного ліхтаря. Уважно роздивіться свою тінь. Поясніть результати спостереження.



  Фізика й техніка в Україні



Харк.jpg


  Харківський національний університет радіоелектроніки (ХНУРЕ), заснований у 1930 році, за концентрацією науковотехнічного та науковопедагогічного потенціалу в галузі радіоелектроніки, телекомунікацію, інформаційних технологій та обчислювальної техніки не має собі рівних в Україні та країнах СНД.
  Унікальні наукові результати роботи вчених університету сприяли розвитку десятків нових наукових напрямів, закріпивши пріоритет вітчизняної науки в ряді найважливіших галузей народного господарства та оборонної сфери. Перш за все це стосується досліджень навколоземного простору. Завдяки створеним ученими університету вимірювальним комплексам, що не мають аналогів у країнах СНД, укладено найповніший у світі каталог метеоритних частинок у навколоземному просторі, здійснено високоточну прив'язку під час запуску першого українського супутника «Січ-1», побудовано глобальну модель техногенних домішок у стратосфері та мезосфері Землі.



 



  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9 Л9.jpg
 Тема. Виготовлення найпростішого оптичного пристрою.
 Мета роботи: розібратись у принципі дії камериобскури, виготовити камеруобскуру й одержати за її допомогою зображення світного об'єкта.
 Обладнання: картонна коробка, напівпрозорий папір (пергамент, калька), канцелярська кнопка, клей, ножиці, свіча (одна на клас).
 



  Теоретичні відомості
  Камера-обскура (або, як її інколи називають, пінхол-камера) — один із найпростіших оптичних пристроїв.
  Схему дії цього пристрою знайдено в роботах давньогрецького філософа Арістотеля (IV ст. до н. є.), а також китайського філософа Мо Ті (V ст. до н. є.). Камеру-обскуру вважають попередницею сучасного фотоапарата.
  Камера-обскура являє собою скриньку, в одній зі стінок якої є невеликий :твір, а на протилежній стінці — напівпрозорий екран. Стінку з отвором називають передньою, бо саме її звертають до розглядуваного об'єкта. Стінка з екраном, на якому виходить зображення об'єкта, називається задньою.
  Дія камери-обскури ґрунтується на законі прямолінійного поширення світла.
  На рис. 1 ви бачите об'єкт АВ і його зображення А1В1, одержане на екрані камери-обскури К. Від кожної точки об'єкта АВ через отвір О проходить вузький пучок світла (щоб не перевантажувати рисунок, показано світлові пучки, які йдуть тільки від крайніх точок об'єкта — А і В). Кожен із цих пучків створює на екрані світлу цятку, форма якої збігається з формою отвору. Такі цятки, накладаючись одна на одну, утворюють на екрані картину, що відтворює контури й деталі об'єкта. Цю картину називають оптичним зображенням об'єкта.
  Необхідно зазначити, що на чіткість одержаного зображення впливає розмір отвору в передній стінці камери. Максимальної чіткості зображення вдається досягти, коли кожна крапка зображується знов-таки у вигляді крапки. Тобто що меншого розміру цятки виходять на екрані, то різкішим є зображення об'єкта.



Рис1.jpg



Рис.1.                                                             Рис.2.


Рис2.jpg


Рис.3.                                                             Рис.4.




  ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ
 Готування до експерименту
  Перш ніж розпочати виготовлення камери-обскури, приготуйте необхідні матеріали: картонну коробку, наприклад із-під чаю або соку, напівпрозорий папір (кальку або пергамент), клей, ножиці, канцелярську кнопку.




  Експеримент
1. Візьміть картонну коробку й виріжте в одній із її стінок невелике віконце для екрана (рис. 2).
2. Завершіть виготовлення задньої стінки камери-обскури, заклеївши віконце калькою (рис. 3).
3. На протилежній стінці коробки за допомогою канцелярської кнопки зробіть отвір діаметром приблизно 1 мм (рис. 4). Найпростіша камера-обскура готова!
4. У затемненому приміщенні наведіть камеру на запалену свічу й отримайте зображення полум'я на екрані.
5. Роздивіться зображення. Зверніть увагу на те, яким є це зображення: прямим чи перевернутим, збільшеним чи зменшеним, чітким чи розми¬тим.
6. Опишіть одержане зображення.



  Аналіз результатів експерименту
  Зробіть висновок, у якому зазначте назву виготовленого вами оптичного пристрою, а також те, у чому полягає принцип дії цього пристрою, на якому законі оптики цей принцип дії ґрунтується.



  Додаткове завдання
  1. Дослідіть, як впливає розмір отвору в передній стінці камери-обскури на якість зображення.



      Для цього:
   а) розширте вхідний отвір камери до 15 мм;
   б) підготуйте окремі аркуші картону з отворами 3 мм, 5 мм і 10 мм;
   в) по черзі приставляючи до передньої стінки камери аркуші картону
з отворами різного діаметра, спостерігайте за чіткістю зображення.
    Зробіть висновок, проілюструвавши його пояснювальним рисунком.
2. Удоскональте свій прилад так, щоб екран можна було пересувати, наближаючи або віддаляючи його від отвору. Для цього скористайтеся такою самою або більшою за розміром коробкою.

Фізика. 7 клас: Підручник / Ф.Я. Божинова.



Календарно-тематичне планування з фізики, завдання та відповіді школяру, курси учителю з фізики 7класу




Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам







Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум