'''Мета: '''Ознайомитися з поняттям «Світловий промінь», розглянути особливості поширення проміня та природні явища, які виникають внаслідок цього.<br><br>'''Хід уроку'''
'''Мета: '''Ознайомитися з поняттям «Світловий промінь», розглянути особливості поширення проміня та природні явища, які виникають внаслідок цього.<br><br>'''Хід уроку'''
-
<br>
+
<br>Частина 1.
+
+
Оптичні явища в природі.<br>Алмази й самоцвіти<br>Грані алмаза багаторазово відбивають світло усередині кристала. Внаслідок великий<br>прозорості алмазів високого класу світло усередині них майже не губить своєї<br>енергії, а тільки розкладається на прості кольори, промені яких потім<br>вириваються назовні в різних, самих несподіваних напрямках. При повороті<br>каменю міняються кольори, що виходять із каменю, і здається, що сам він є<br>джерелом багатьох яскравих різнобарвних променів.<br> Зустрічаються алмази, пофарбовані в червоний, блакитнуватий і бузковий<br>цвіту. Сяйво алмаза залежить від його огранювання. Якщо дивитися крізь діамант на світло, то камінь здається<br>зовсім непрозорим, а деякої його грані виглядають просто чорними. Це<br>відбувається тому, що світло, перетерплюючи повне внутрішнє відбиття,<br>виходить у зворотному напрямку або в сторони.<br> Якщо дивитися на верхнє огранювання з боку світла, воно сіяє багатьма<br>квітами, а місцями блищить. Яскраве блискотіння верхніх граней діаманта<br>називають алмазним блиском. Нижня сторона діаманта зовні здається як би<br>посрібленої й відливає металевим блиском.<br> [[Image:den_7_15_7.jpg]]<br><br> Явища дисперсії світла пояснюють різноманіттям фарб природи. Цілий<br>комплекс оптичних експериментів із призмами в XVII столітті провів англійський<br>учений Исаак Ньютон. Ці експерименти показали, що біле світло не є<br>основним, його треба розглядати як складовій («неоднорідний»); основними<br>же є різні кольори («однорідні» промені, або «монохроматичні»<br>промені). Розкладання білого світла на різні кольори відбувається по тієї<br>причині, що кожному цвіту відповідає свій ступінь переломлюваності. Ці<br>висновки, зроблені Ньютоном, погодяться із сучасними науковими<br>поданнями.<br> Поряд з дисперсією коефіцієнта переломлення спостерігається дисперсія<br>коефіцієнтів поглинання, пропущення й відбиття світла. Цим порозуміваються<br>різноманітні ефекти при висвітленні тел. Наприклад, якщо є якесь<br>прозоре для світла тіло, у якого для червоного світла коефіцієнт<br>пропущення великий, а коефіцієнт відбиття малий, для зеленого ж світла<br>навпаки: коефіцієнт пропущення малий, а коефіцієнт відбиття великий, тоді<br>у минаючому світлі тіло буде здаватися червоним, а у відбитому світлі -<br>зеленим. Такими властивостями володіє, наприклад, хлорофіл - зелене<br>речовина, що втримується в листах рослин і спричиняє зелений цвіт.<br>Розчин хлорофілу в спирті при розгляданні на просвіт виявляється<br>червоним. У відбитому світлі цей же розчин виглядає зеленим.<br> Якщо в якогось тіла коефіцієнт поглинання великий, а коефіцієнти<br>пропущення й відбиття малі, те таке тіло буде здаватися чорним й<br>непрозорим (наприклад, сажа). Дуже біле, непрозоре тіло (наприклад,<br>окис магнію) має коефіцієнт відбиття близький до одиниці для всіх довжин<br>хвиль, і дуже малі коефіцієнти пропущення й поглинання. Цілком<br>прозоре для світла тіло (стекло) має малі коефіцієнти відбиття й<br>поглинання й близький до одиниці для всіх довжин хвиль коефіцієнт пропущення.<br>У пофарбованого скла для деяких довжин хвиль коефіцієнти пропущення й<br>відбиття практично дорівнюють нулю й, відповідно, значення коефіцієнта<br>поглинання для цих же довжин хвиль близько до одиниці.<br><br><br>Міраж- оптичне явище в атмосфері: відбиття світла границею між різко різними по щільності шарами повітря. Для спостерігача таке відбиття полягає в тім, що разом з віддаленим об'єктом (або ділянкою піднебіння) видно його мниме зображення, зміщена щодо предмета.<br> [[Image:den_7_15_6.jpg]]<br><br><br>Деякі види міражів. З більшого різноманіття міражів виділимо<br>кілька видів: «озерні» міражі, називані також нижніми міражами,<br>верхні міражі, подвійні й потрійні міражі, міражі наддалекого бачення.<br> Нижні («озерні») міражі виникають над сильно нагрітою поверхнею.<br>Верхні міражі виникають, навпаки, над сильно охолодженою поверхнею,<br>наприклад над холодною водою. Якщо нижні міражі спостерігають, як правило, в<br>пустелях і степах, те верхні спостерігають у північних широтах.<br> Верхні міражі відрізняються розмаїтістю. В одних випадках вони дають<br>пряме зображення, в інших випадках у повітрі з'являється перевернене<br>зображення. Міражі можуть бути подвійними, коли спостерігаються два зображення,<br>просте й перевернене. Ці зображення можуть бути розділені смугою<br>повітря (одне може виявитися над лінією обрію, інше під нею), але<br>можуть безпосередньо замикатися один з одним. Іноді виникає ще одне -<br>третє зображення.<br> Особливо дивні міражі наддалекого бачення. К. Фламмарион в<br>своїй книзі «Атмосфера» описує приклад подібного міражу: «Опираючись на<br>свідчення декількох осіб, що заслуговують довіри, я можу повідомити про<br>міраж, що бачили в місті Вервье (Бельгія) у червні 1815 р. Один раз<br>ранком жителі міста побачили в піднебінні військо, і так ясно, що можна було<br>розрізнити костюми артилеристів і навіть, наприклад, пушку зі зламаним<br>колесом, що от-от відвалиться... Це був ранок бою при Ватерлоо!»<br>Описаний міраж зображений у вигляді кольорової акварелі одним з очевидців.<br>Відстань від Ватерлоо до Вервье по прямої лінії становить більше 100км.<br>Відомі випадки, коли подібні міражі спостерігалися й на більших відстанях<br>- до 1000км. «Летючого голландця» варто віднести саме до таких міражів.<br><br> Веселка<br> Веселка - це гарне небесне явище - завжди привертала увагу<br>людини. <br> Веселка спостерігається осторонь, протилежної Сонцю, на тлі дощових<br>хмар або дощу. Різнобарвна дуга звичайно перебуває від спостерігача на<br>відстані 1-2 км, а іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на тлі<br>водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води.<br> У веселки розрізняють сім основних квітів, що плавно переходять один в<br>іншої.<br> [[Image:den_7_15_8.jpg]]<br><br> Вид дуги, яскравість квітів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок<br>води і їхні кількості. Більші краплі створюють більше вузьку веселку, з різко<br>квітами, що виділяються, малі - дугу розпливчасту, бляклу й навіть білу. От<br>чому яскрава вузька веселка видна влітку після грозового дощу, під час<br>якого падають великі краплі.<br> Уперше теорія веселки була дана в 1637 році Рене Декартом. Він пояснив<br>веселку, як явище, пов'язане з відбиттям і переломленням світла в дощових<br>краплях.<br> Утворення квітів й їхня послідовність були пояснені пізніше, після<br>розгадки складної природи білого світла і його дисперсії в середовищі.<br>Дифракційна теорія веселки розроблена Эри й Партнером.<br> Найчастіше ми спостерігаємо одну веселку. Нерідкі випадки, коли на<br>небозводі з'являються одночасно дві райдужні смуги, розташовані одна<br>за іншою; спостерігають і ще більше число небесних дуг - три, чотири й навіть<br>п'ять одночасно. Це цікаве явище спостерігали ленінградці 24 вересня<br>1948 року, коли в другій половині дня серед хмар над Невою з'явилися<br>чотири веселки. Виявляється, що веселка може виникати не тільки від прямих<br>променів; нерідко вона з'являється й у відбитих променях Сонця. Це можна бачити<br>на березі морських заток, більших рік й озер. Три-чотири веселки -<br>звичайн і відбиті - створюють часом гарну картину. Тому що<br>відбиті від водної поверхні промені Сонця йдуть знизу нагору, то веселка може виглядати іноді зовсім незвичайно.<br> Не слід думати, що веселку можна спостерігати тільки вдень. Вона буває<br>і вночі, щоправда, завжди слабка. Побачити таку веселку можна після нічного<br>дощу, коли через хмари вигляне Місяць.<br> <br> Якщо веселка з'являється ввечері перед заходом Сонця, то спостерігають<br>червону веселку. В останні п'ять або десять хвилин перед заходом всі кольори<br>веселки, крім червоного, зникають, вона стає дуже яркою й видимої навіть<br>через десять хвилин після заходу.<br> Гарне видовище являє собою веселка на росі. Її можна спостерігати<br>при сході Сонця на траві, покритою росою. Ця веселка має форму<br>гіперболи.<br><br><br><br> Полярні сяйва<br> Одним із оптичних явищ природи є полярне<br>сяйво.<br> У більшості випадків полярні сяйва мають зелений або синьо-зелений<br>відтінок зі зрідка, що з'являються плямами, або облямівкою рожевого або червоного<br>цвіту.<br> Полярні сяйва спостерігають у двох основних формах - у вигляді стрічок й в<br>виді хмароподібных плям. Коли сяйво інтенсивно, воно здобуває форму<br>стрічок. Гублячи інтенсивність, воно перетворюється в плями. Однак багато стрічок<br>зникають, не встигнувши розбитися на плями. Стрічки як би висять у темному<br>просторі піднебіння, нагадуючи гігантську завісу або драпірування,<br>що простягнулася звичайно зі сходу на захід на тисячі кілометрів. Висота цього<br>завіси становить кілька сотень кілометрів, товщина не перевищує<br>декількох сотень метрів, причому так ніжний і прозорий, що крізь нього<br>видні зірки. Нижній край завіси досить різко й чітко обкреслений й<br>часто підфарбований у червоний або рожевий колыр, що нагадує облямівку завіси,<br>верхній - поступово губиться у висоті й це створює особливо ефектне<br>враження глибини простору.<br> Розрізняють чотири типи полярних сяйв:<br> Однорідна дуга - світна смуга має найбільш просту, спокійну<br>форму. Вона більше ярка знизу й поступово зникає догори на тлі світіння<br>піднебіння ;<br> Промениста дуга - стрічка стає трохи більше активної й рухливий,<br>вона утворить дрібні складки й струмки;<br> Промениста смуга - з ростом активності більші складки<br>накладаються на дрібні;<br> При підвищенні активності складки або петлі розширюються до величезних<br>розмірів, нижній край стрічки яскраво сіяє рожевим світінням. Коли активність<br>спадає, складки зникають і стрічка повертається до однорідної форми. Це<br>наводить на думку, що однорідна структура є основною формою<br>полярного сяйва, а складки пов'язані зі зростанням активності.<br> Часто виникають сяйва іншого виду. Вони захоплюють весь полярний район<br>і виявляються дуже інтенсивними. Відбуваються вони під час збільшення<br>сонячної активності. Ці сяйва представляються у вигляді білувато-зеленої<br>шапки. Такі сяйва називають шквалами.<br><br>[[Image:den_7_15_9.jpg]]<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>Джерелом світла називають будь-який об'єкт, що випромінює енергію у світловому спектрі. По своїй природі підрозділяються на природні й штучні разом з їхніми пристроями.<br><br>Природні джерела світла - це природні матеріальні об'єкти і явища, основною або вторинною властивістю яких є здатність випромінювати видиме світло.<br>До природних або природних джерел світла насамперед відносять: Сонце, Місяць, планети, комети, полярні сяйва, атмосферні електричні розряди, біолюмінесценцію живих організмів, світло зірок й інших космічних об'єктів, світіння органічних продуктів, що окисляються, і мінералів, і інш.. Природні джерела світла відіграють першорядну роль в існуванні життя на землі й інших планетах, і впливають на навколишнє середовище.<br><br>Штучні джерела світла - технічні пристрої різної конструкції й різних способів перетворення енергії, основним призначенням яких є одержання світлового випромінювання (як видимого, так і з різною довжиною хвилі, наприклад, інфрачервоного). На відміну від природних джерел світла, штучні джерела світла є продуктом виробництва людини або інших розумних істот.<br>Для одержання світла можуть бути використані різні форми енергії, і в цьому зв'язку можна вказати на основні види(по утилізації енергії) джерел світла.<br>Електричні: Електричне нагрівання тіл розжарювання або плазми. Джоулево тепло, вихрові струми, потоки електронів або іонів.<br>Ядерні: розпад ізотопів або розподіл ядер.<br>Хімічні: горіння (окислювання) палив і нагрівання продуктів згоряння або тіл розжарювання.<br>Електролюмінесцентні: безпосереднє перетворення електричної енергії у світлову (минаючи перетворення енергії в теплову) у напівпровідниках (світлодіоди) або люмінофорах, що перетворять у світло енергію змінного електричного поля (із частотою звичайно від декількох сотень Герців до декількох Кілогерців),або перетворюючих у світло енергію потоку електронів (катодно-люмінесцентні)<br>У фізику використаються ідеалізовані моделі - крапковий і спрямований<br><br>Джерела спрямованого світла <br><br>Джерело спрямованого світла перебуває в безкінечно віддвленой точці. У цьому випадку припустимо вважати, що всі промені світла від нього поширюються паралельно й для всіх крапок можна використати той самий вектор напрямку висвітлення. Гарним прикладом такого джерела світла є Сонце.<br><br>[[Image:den_7_15_1.png]]<br><br>Крапкові джерела світла <br>На відміну від джерел спрямованого світла, крапкові джерела перебувають у певній точці простору з кінцевими координатами, і світло від них поширюється рівномірно в усіх напрямках. При розрахунку освітленості в точці буде враховуватися напрямок на таке джерело.<br><br>[[Image:den_7_15_2.png]]<br><br><br><br><br>Приймачі світла, пристрою, зміна стану яких (реакція) під дією потоку оптичного випромінювання служить для виявлення цього випромінювання, його виміру, а також для фіксації й аналізу оптичних зображень випромінюючих об'єктів; найбільш великий клас приймачів випромінювання. У Приймачах світла енергія випромінювання оптичного діапазону перетвориться в ін. види енергії. <br> Приймачі світла підрозділяють на теплові, фотоелектричні, механічні й хімічні.<br>Теплові й механічні це різні датчики, викорстовуємі для реєстрації світлового випромінювання.<br>Фотоелектричні. у побуті це цифрові фотоапарати, відеокамери, різні сканери.<br>До фотохімічного ставляться всі види фотошарів, використовувані в современой фотографії. <br><br><br><br>Закон прямолінійного поширення світла.<br><br>Прямолінійність поширення світла. <br><br>Якщо між оком й яким-небудь джерелом світла помістити непрозорий предмет, то джерело світла ми не побачимо. Порозумівається це тим, що в однорідному середовищі світло поширюється по прямих лініях.<br>Прямолінійне поширення світла - факт, установлений ще в далекій давнині. Про це писав засновник геометрії Евклид (300 років до нашої ери).<br>Прямолінійністю поширення світла в однорідному середовищі порозумівається утворення тіні. Тіні людей, дерев, будинків й інших предметів добре спостерігаються на землі в сонячний день.<br><br>Предмети, освітлювані крапковими джерелами світла, наприклад сонцем, відкидають чітко обкреслені тіні. Кишеньковий ліхтарик дає вузький пучок світла. Фактично про положення навколишніх нас предметів у просторі ми судимо, маючи на увазі, що світло від обьекта попадає в наше око по прямолінійних траєкторіях. Наша орієнтація в зовнішньому світі цілком заснована на припущенні про прямолінійне поширення світла. <br><br>Саме це допущення привело до подання про світлові промені. <br><br>Світловий промінь - це пряма, уздовж якого поширюється світло. Умовно променем називають вузький пучок світла. Якщо ми бачимо предмет, то це означає, що нам в око попадає світло від кожної крапки предмета. Хоча світлові промені виходять із кожної крапки в усіх напрямках, лише вузький пучок цих променів попадає в око спостерігача. Якщо спостерігач зрушить голову ледве убік, то в його око від кожної крапки предмета буде попадати вже інший пучок променів.<br><br>На відео показана тінь, отримана на екрані при висвітленні крапковим джерелом світла непрозорої кулі. Тому що куля непрозора, то він не пропускає світло, що падає на нього; у результаті на екрані утвориться тінь. Таку тінь можна одержати в темній кімнаті, висвітлюючи кулю кишеньковим ліхтарем.<br>Якщо куля освітити двома ліхтарями, то можна одержати дві тіні й менш темні, чим тінь від одного ліхтаря, тому що тінь освітлена одним ліхтарем, а інша тінь- другим ліхтарем . Частково освітлені ділянки екрана й називаються напівтінями.<br>Можна так розташувати два джерела світла, що обидві півтіні будуть частково перекривати один одного й частина поверхні екрана виявиться зовсім неосвітленою. Це повна тінь. <br>{{#ev:youtube| HdzpRMzso4k}}<br><br>Закон прямолінійного поширення світла : в однорідному прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно. <br><br>Доказом цього закону є утворення тіні й півтіні. <br><br>У домашніх умовах можна виконати кілька досвідів - доказів цього закону.Якщо ми хочемо, щоб світло від лампи не попадав в очі, ми можемо помістити між лампою й очами лист паперу, руку або надягти на лампу абажур. Якби світло поширювалося не по прямих лініях, то він міг би обігнути перешкоду й потрапити до нас в очі. Наприклад від звуку не можна "загородитися" рукою, він обігне цю перешкоду й ми будемо його чути. <br><br>Таким чином, описаний приклад показує, що світло не обгинає перешкоду, а поширюється прямолінійно.<br><br>Тепер візьмемо маленьке джерело світла, наприклад кишеньковий ліхтарик S. Розташуємо на деякій відстані від її екран, тобто в кожну його крапку попадає світло. Якщо між крапковим джерелом світла S й екраном розмістити непрозоре тіло, наприклад мячик, то на екрані побачимо темне зображення обрисів цього тіла - темне коло, оскільки за ним утворилася тінь - простір, куди не попадається світло від джерела S. Якби світло поширювалося не прямолінійно й промінь не були б прямою лінією, то тінь могла б не утворитися або мала б іншу форму й розміри.<br><br>Але чітко обмежену тінь, що отримана в описаному досвіді, ми бачимо в житті не завжди. Така тінь утворилася, тому що як джерело світла ми використали лампочку, розміри спирали якої набагато менше, ніж відстань від її до екрана.<br><br>Якщо як джерело світла взяти більшу, порівняно з перешкодою, лампу, розміри спирали якої порівнянні з відстанню від її до екрана, то навколо тіні на екрані утвориться ще й частково освітлений простір - півтінь. <br><br>[[Image:den_7_15_3.gif]]<br><br>Утворення півтіні не суперечить закону прямолінійного поширення світла, а, навпаки, підтверджує його. Адже в цьому випадку джерело світла не можна вважати крапковим. Він складається з безлічі крапок і кожна з них випускає промені. Тому на екрані є області, у які світло від одних крапок джерела попадає, а від інших не попадає. У такий спосіб ці області екрана освітлені лише частково, там й утвориться півтінь. У центральну область екрана не попадає світло ні від однієї крапки лампи, там спостерігається повна тінь.<br><br>Очевидно, що якщо наше око перебувало б в області тіні, то ми не побачили б джерело світла. З області півтіні ми бачили б частина лампи. Це ми й спостерігаємо при сонячному або місячному затьмаренні.<br><br>І останній досвід. Покладете на стіл шматок картону й застроміть у нього дві шпильки в декількох сантиметрах друг від друга. Між цими шпильками застроміть ще дві-три шпильки так, щоб, дивлячись на одну із крайніх, ви побачили тільки її, а інші шпильки були б закриті від нашого погляду нею. Вийміть шпильки, прикладете лінійку до слідів у картоні від двох крайніх шпильок і проведіть пряму. Як розташовані сліди від інших шпильок стосовно цій прямій? <br>[[Image:den_7_15_4.jpg]]<br><br><br>Прямолінійністю поширення світла користуються при проведенні прямих ліній на поверхні землі й під землею в метро, при визначенні відстаней на землі, на морі й у повітрі. Коли контролюють прямолінійність виробів по промені зору, то знов-таки використають прямолінійність поширення світла.<br>Досить імовірно, що й саме поняття про пряму лінію виникло з подання про прямолінійне поширення світла.<br><br><br>Сонячні й місячні затьмарення - найцікавіше явище природи, знайомі людині з найдавніших часів. <br><br>[[Image:den_7_15_11.jpg]]<br><br><br>Вони бувають порівняно часто, але видні не із всіх місцевостей земної поверхні й тому багатьом здаються рідкими. Будь-яке затьмарення відбувається тоді, коли три небесних тіла: Земля, Місяць і Сонце вибудовуються з погляду земного спостерігача на одній умовній прямій. Якщо між Землею й Сонцем розташована Місяць, то затьмарення називається сонячним, якщо ж навпаки тінь Землі закриває від Місяця пряме сонячне світло, те це місячне затьмарення. <br>{{#ev:youtube| ZX4--VPiUWg}}<br><br><br>Залежно від того, наскільки близько Місяць виявиться до вузла орбіти в годину затьмарення, вона може пройти через середину конуса тіні, і затьмарення буде максимально тривалим, а може пройти краєм тіні, і тоді ми побачимо приватне місячне затьмарення. Конус земної тіні оточений півтінню. У цю область простору попадає лише частина сонячних променів, не закрита Землею. Тому бувають напівтіньові затьмарення. Про їх теж повідомляється в астрономічних календарях, але ці затьмарення нерозрізнені для ока, тільки фотоапарат і фотометр здатні відзначити потьмарення Місяця під час напівтіньової фази або напівтіньового затьмарення. Коли ж повня трапляється далеко від вузлів місячної орбіти. Місяць проходить вище або нижче тіні й затьмарення не відбувається.<br><br>[[Image:den_7_15_5.jpg]]<br><br>Варто окремо виділити фази місяця <br>Прийнято виділяти особливо фази молодика (диск повністю темний), першої чверті(зростаючий місячний серп виглядає у формі напівдиска), повні (диск освітлений повністю) і останньої чверті (освітлено знову рівно півдиска, тільки з іншої сторони). Взагалі, фазу прийнято виражати в десятих і сотих частках одиниці, причому молодикові буде відповідати фаза 0, повні - 1, першій й останній чвертям - 0,5. <br>[[Image:den_7_15_10.jpg]]<br><br>Для початківців дуже важко буває відрізнити зростаючий від молодика до повні місяць від убутні до молодика від повні. У північній півкулі користуються відомим прийомом: якщо до місячного серпа можна так приставити уявлювану "паличку", щоб вийшла буква "Р" (росте), те місяць росте, якщо ж місяць виглядає, як буква "С" (старіе), те він убуває. <br><br>Період повної зміни всіх місячних фаз від молодика до молодика називається синодичним періодом обігу Місяця або синодичним місяцем, що дорівнює приблизно 29,5 дням. Саме за цей час Місяць проходить по своїй орбіті такий шлях, що двічі встигає пройти через ту саму фазу. Повний оборот Місяця навколо Землі щодо зірок називається сидеричесним періодом обігу або сидеричесним місяцем, він триває 27,3 дні.<br><br>[[Image: den_7_15_6.gif]]<br>Місячні затьмарення відбувалися б щораз у повню, а сонячні - у молодика, якби не одна особливість руху Місяця. Площина її орбіти нахилена до площини околосолняної орбіти Землі під невеликим кутом в 5°. Уже цього досить, щоб у молодика Місяць проходив ледве вище або нижче Сонця, а в повню земна тінь не попадала на місячний диск. Тільки тоді, коли повня або молодик доводиться на моменти перетинання Місяцем площини земної орбіти, тобто коли дійсно всі три тіла, що беруть участь у явищі, вибудовуються в лінію, відбуваються затьмарення. Наприклад, у ситуації, зображеної на малюнку, затьмарення не відбудеться. Крапки перетинання місячної орбіти із площиною орбіти Землі не лежать на одній лінії із Сонцем (ці дві крапки орбіти називаються вузлами місячної орбіти). У додавання до всього описаного, орієнтація орбіти нашого супутника непостійна, як сама Місяць. Площина повертається або, як говорять, прецессірує. У результаті цього, ще в стародавності був виявлений далеко не очевидний часовий проміжок, через який послідовність всіх затьмарень повторюється. Такий часовий інтервал називають саросом. Тривалість саросу 18 з невеликим років (6585,32 доби). Знаючи про це, ми можемо сказати, що через сарос можна чекати спостережуване, скажемо, сьогодні повне сонячне затьмарення, але ми не можемо, знаючи лише про сарос, затверджувати, що воно буде повним, а також не в силах пророчити, де на Землі його можна буде побачити. Протягом саросу відбувається 43 сонячних й 28 місячних затьмарень. У наш час, знання людини про затьмарення значно перевершують мудрість древніх. Затьмарення й умови їхнього протікання вираховуються з високою точністю на багато років уперед.<br>[[Image: den_7_15_7.gif]]<br>Закріпляючий блок 1.<br>Розділите джерела світла на дві групи - блискавка, смолоскип,зірки, веселка, прожектор,Місяць, північне сяйво, висвітлення, салют,монітор,живі організми...<br><br>
Мета: Ознайомитися з поняттям «Світловий промінь», розглянути особливості поширення проміня та природні явища, які виникають внаслідок цього.
Хід уроку
Частина 1.
Оптичні явища в природі. Алмази й самоцвіти Грані алмаза багаторазово відбивають світло усередині кристала. Внаслідок великий прозорості алмазів високого класу світло усередині них майже не губить своєї енергії, а тільки розкладається на прості кольори, промені яких потім вириваються назовні в різних, самих несподіваних напрямках. При повороті каменю міняються кольори, що виходять із каменю, і здається, що сам він є джерелом багатьох яскравих різнобарвних променів. Зустрічаються алмази, пофарбовані в червоний, блакитнуватий і бузковий цвіту. Сяйво алмаза залежить від його огранювання. Якщо дивитися крізь діамант на світло, то камінь здається зовсім непрозорим, а деякої його грані виглядають просто чорними. Це відбувається тому, що світло, перетерплюючи повне внутрішнє відбиття, виходить у зворотному напрямку або в сторони. Якщо дивитися на верхнє огранювання з боку світла, воно сіяє багатьма квітами, а місцями блищить. Яскраве блискотіння верхніх граней діаманта називають алмазним блиском. Нижня сторона діаманта зовні здається як би посрібленої й відливає металевим блиском. Файл:Den 7 15 7.jpg
Явища дисперсії світла пояснюють різноманіттям фарб природи. Цілий комплекс оптичних експериментів із призмами в XVII столітті провів англійський учений Исаак Ньютон. Ці експерименти показали, що біле світло не є основним, його треба розглядати як складовій («неоднорідний»); основними же є різні кольори («однорідні» промені, або «монохроматичні» промені). Розкладання білого світла на різні кольори відбувається по тієї причині, що кожному цвіту відповідає свій ступінь переломлюваності. Ці висновки, зроблені Ньютоном, погодяться із сучасними науковими поданнями. Поряд з дисперсією коефіцієнта переломлення спостерігається дисперсія коефіцієнтів поглинання, пропущення й відбиття світла. Цим порозуміваються різноманітні ефекти при висвітленні тел. Наприклад, якщо є якесь прозоре для світла тіло, у якого для червоного світла коефіцієнт пропущення великий, а коефіцієнт відбиття малий, для зеленого ж світла навпаки: коефіцієнт пропущення малий, а коефіцієнт відбиття великий, тоді у минаючому світлі тіло буде здаватися червоним, а у відбитому світлі - зеленим. Такими властивостями володіє, наприклад, хлорофіл - зелене речовина, що втримується в листах рослин і спричиняє зелений цвіт. Розчин хлорофілу в спирті при розгляданні на просвіт виявляється червоним. У відбитому світлі цей же розчин виглядає зеленим. Якщо в якогось тіла коефіцієнт поглинання великий, а коефіцієнти пропущення й відбиття малі, те таке тіло буде здаватися чорним й непрозорим (наприклад, сажа). Дуже біле, непрозоре тіло (наприклад, окис магнію) має коефіцієнт відбиття близький до одиниці для всіх довжин хвиль, і дуже малі коефіцієнти пропущення й поглинання. Цілком прозоре для світла тіло (стекло) має малі коефіцієнти відбиття й поглинання й близький до одиниці для всіх довжин хвиль коефіцієнт пропущення. У пофарбованого скла для деяких довжин хвиль коефіцієнти пропущення й відбиття практично дорівнюють нулю й, відповідно, значення коефіцієнта поглинання для цих же довжин хвиль близько до одиниці.
Міраж- оптичне явище в атмосфері: відбиття світла границею між різко різними по щільності шарами повітря. Для спостерігача таке відбиття полягає в тім, що разом з віддаленим об'єктом (або ділянкою піднебіння) видно його мниме зображення, зміщена щодо предмета. Файл:Den 7 15 6.jpg
Деякі види міражів. З більшого різноманіття міражів виділимо кілька видів: «озерні» міражі, називані також нижніми міражами, верхні міражі, подвійні й потрійні міражі, міражі наддалекого бачення. Нижні («озерні») міражі виникають над сильно нагрітою поверхнею. Верхні міражі виникають, навпаки, над сильно охолодженою поверхнею, наприклад над холодною водою. Якщо нижні міражі спостерігають, як правило, в пустелях і степах, те верхні спостерігають у північних широтах. Верхні міражі відрізняються розмаїтістю. В одних випадках вони дають пряме зображення, в інших випадках у повітрі з'являється перевернене зображення. Міражі можуть бути подвійними, коли спостерігаються два зображення, просте й перевернене. Ці зображення можуть бути розділені смугою повітря (одне може виявитися над лінією обрію, інше під нею), але можуть безпосередньо замикатися один з одним. Іноді виникає ще одне - третє зображення. Особливо дивні міражі наддалекого бачення. К. Фламмарион в своїй книзі «Атмосфера» описує приклад подібного міражу: «Опираючись на свідчення декількох осіб, що заслуговують довіри, я можу повідомити про міраж, що бачили в місті Вервье (Бельгія) у червні 1815 р. Один раз ранком жителі міста побачили в піднебінні військо, і так ясно, що можна було розрізнити костюми артилеристів і навіть, наприклад, пушку зі зламаним колесом, що от-от відвалиться... Це був ранок бою при Ватерлоо!» Описаний міраж зображений у вигляді кольорової акварелі одним з очевидців. Відстань від Ватерлоо до Вервье по прямої лінії становить більше 100км. Відомі випадки, коли подібні міражі спостерігалися й на більших відстанях - до 1000км. «Летючого голландця» варто віднести саме до таких міражів.
Веселка Веселка - це гарне небесне явище - завжди привертала увагу людини. Веселка спостерігається осторонь, протилежної Сонцю, на тлі дощових хмар або дощу. Різнобарвна дуга звичайно перебуває від спостерігача на відстані 1-2 км, а іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на тлі водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води. У веселки розрізняють сім основних квітів, що плавно переходять один в іншої. Файл:Den 7 15 8.jpg
Вид дуги, яскравість квітів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок води і їхні кількості. Більші краплі створюють більше вузьку веселку, з різко квітами, що виділяються, малі - дугу розпливчасту, бляклу й навіть білу. От чому яскрава вузька веселка видна влітку після грозового дощу, під час якого падають великі краплі. Уперше теорія веселки була дана в 1637 році Рене Декартом. Він пояснив веселку, як явище, пов'язане з відбиттям і переломленням світла в дощових краплях. Утворення квітів й їхня послідовність були пояснені пізніше, після розгадки складної природи білого світла і його дисперсії в середовищі. Дифракційна теорія веселки розроблена Эри й Партнером. Найчастіше ми спостерігаємо одну веселку. Нерідкі випадки, коли на небозводі з'являються одночасно дві райдужні смуги, розташовані одна за іншою; спостерігають і ще більше число небесних дуг - три, чотири й навіть п'ять одночасно. Це цікаве явище спостерігали ленінградці 24 вересня 1948 року, коли в другій половині дня серед хмар над Невою з'явилися чотири веселки. Виявляється, що веселка може виникати не тільки від прямих променів; нерідко вона з'являється й у відбитих променях Сонця. Це можна бачити на березі морських заток, більших рік й озер. Три-чотири веселки - звичайн і відбиті - створюють часом гарну картину. Тому що відбиті від водної поверхні промені Сонця йдуть знизу нагору, то веселка може виглядати іноді зовсім незвичайно. Не слід думати, що веселку можна спостерігати тільки вдень. Вона буває і вночі, щоправда, завжди слабка. Побачити таку веселку можна після нічного дощу, коли через хмари вигляне Місяць.
Якщо веселка з'являється ввечері перед заходом Сонця, то спостерігають червону веселку. В останні п'ять або десять хвилин перед заходом всі кольори веселки, крім червоного, зникають, вона стає дуже яркою й видимої навіть через десять хвилин після заходу. Гарне видовище являє собою веселка на росі. Її можна спостерігати при сході Сонця на траві, покритою росою. Ця веселка має форму гіперболи.
Полярні сяйва Одним із оптичних явищ природи є полярне сяйво. У більшості випадків полярні сяйва мають зелений або синьо-зелений відтінок зі зрідка, що з'являються плямами, або облямівкою рожевого або червоного цвіту. Полярні сяйва спостерігають у двох основних формах - у вигляді стрічок й в виді хмароподібных плям. Коли сяйво інтенсивно, воно здобуває форму стрічок. Гублячи інтенсивність, воно перетворюється в плями. Однак багато стрічок зникають, не встигнувши розбитися на плями. Стрічки як би висять у темному просторі піднебіння, нагадуючи гігантську завісу або драпірування, що простягнулася звичайно зі сходу на захід на тисячі кілометрів. Висота цього завіси становить кілька сотень кілометрів, товщина не перевищує декількох сотень метрів, причому так ніжний і прозорий, що крізь нього видні зірки. Нижній край завіси досить різко й чітко обкреслений й часто підфарбований у червоний або рожевий колыр, що нагадує облямівку завіси, верхній - поступово губиться у висоті й це створює особливо ефектне враження глибини простору. Розрізняють чотири типи полярних сяйв: Однорідна дуга - світна смуга має найбільш просту, спокійну форму. Вона більше ярка знизу й поступово зникає догори на тлі світіння піднебіння ; Промениста дуга - стрічка стає трохи більше активної й рухливий, вона утворить дрібні складки й струмки; Промениста смуга - з ростом активності більші складки накладаються на дрібні; При підвищенні активності складки або петлі розширюються до величезних розмірів, нижній край стрічки яскраво сіяє рожевим світінням. Коли активність спадає, складки зникають і стрічка повертається до однорідної форми. Це наводить на думку, що однорідна структура є основною формою полярного сяйва, а складки пов'язані зі зростанням активності. Часто виникають сяйва іншого виду. Вони захоплюють весь полярний район і виявляються дуже інтенсивними. Відбуваються вони під час збільшення сонячної активності. Ці сяйва представляються у вигляді білувато-зеленої шапки. Такі сяйва називають шквалами.
Джерелом світла називають будь-який об'єкт, що випромінює енергію у світловому спектрі. По своїй природі підрозділяються на природні й штучні разом з їхніми пристроями.
Природні джерела світла - це природні матеріальні об'єкти і явища, основною або вторинною властивістю яких є здатність випромінювати видиме світло. До природних або природних джерел світла насамперед відносять: Сонце, Місяць, планети, комети, полярні сяйва, атмосферні електричні розряди, біолюмінесценцію живих організмів, світло зірок й інших космічних об'єктів, світіння органічних продуктів, що окисляються, і мінералів, і інш.. Природні джерела світла відіграють першорядну роль в існуванні життя на землі й інших планетах, і впливають на навколишнє середовище.
Штучні джерела світла - технічні пристрої різної конструкції й різних способів перетворення енергії, основним призначенням яких є одержання світлового випромінювання (як видимого, так і з різною довжиною хвилі, наприклад, інфрачервоного). На відміну від природних джерел світла, штучні джерела світла є продуктом виробництва людини або інших розумних істот. Для одержання світла можуть бути використані різні форми енергії, і в цьому зв'язку можна вказати на основні види(по утилізації енергії) джерел світла. Електричні: Електричне нагрівання тіл розжарювання або плазми. Джоулево тепло, вихрові струми, потоки електронів або іонів. Ядерні: розпад ізотопів або розподіл ядер. Хімічні: горіння (окислювання) палив і нагрівання продуктів згоряння або тіл розжарювання. Електролюмінесцентні: безпосереднє перетворення електричної енергії у світлову (минаючи перетворення енергії в теплову) у напівпровідниках (світлодіоди) або люмінофорах, що перетворять у світло енергію змінного електричного поля (із частотою звичайно від декількох сотень Герців до декількох Кілогерців),або перетворюючих у світло енергію потоку електронів (катодно-люмінесцентні) У фізику використаються ідеалізовані моделі - крапковий і спрямований
Джерела спрямованого світла
Джерело спрямованого світла перебуває в безкінечно віддвленой точці. У цьому випадку припустимо вважати, що всі промені світла від нього поширюються паралельно й для всіх крапок можна використати той самий вектор напрямку висвітлення. Гарним прикладом такого джерела світла є Сонце.
Крапкові джерела світла На відміну від джерел спрямованого світла, крапкові джерела перебувають у певній точці простору з кінцевими координатами, і світло від них поширюється рівномірно в усіх напрямках. При розрахунку освітленості в точці буде враховуватися напрямок на таке джерело.
Приймачі світла, пристрою, зміна стану яких (реакція) під дією потоку оптичного випромінювання служить для виявлення цього випромінювання, його виміру, а також для фіксації й аналізу оптичних зображень випромінюючих об'єктів; найбільш великий клас приймачів випромінювання. У Приймачах світла енергія випромінювання оптичного діапазону перетвориться в ін. види енергії. Приймачі світла підрозділяють на теплові, фотоелектричні, механічні й хімічні. Теплові й механічні це різні датчики, викорстовуємі для реєстрації світлового випромінювання. Фотоелектричні. у побуті це цифрові фотоапарати, відеокамери, різні сканери. До фотохімічного ставляться всі види фотошарів, використовувані в современой фотографії.
Закон прямолінійного поширення світла.
Прямолінійність поширення світла.
Якщо між оком й яким-небудь джерелом світла помістити непрозорий предмет, то джерело світла ми не побачимо. Порозумівається це тим, що в однорідному середовищі світло поширюється по прямих лініях. Прямолінійне поширення світла - факт, установлений ще в далекій давнині. Про це писав засновник геометрії Евклид (300 років до нашої ери). Прямолінійністю поширення світла в однорідному середовищі порозумівається утворення тіні. Тіні людей, дерев, будинків й інших предметів добре спостерігаються на землі в сонячний день.
Предмети, освітлювані крапковими джерелами світла, наприклад сонцем, відкидають чітко обкреслені тіні. Кишеньковий ліхтарик дає вузький пучок світла. Фактично про положення навколишніх нас предметів у просторі ми судимо, маючи на увазі, що світло від обьекта попадає в наше око по прямолінійних траєкторіях. Наша орієнтація в зовнішньому світі цілком заснована на припущенні про прямолінійне поширення світла.
Саме це допущення привело до подання про світлові промені.
Світловий промінь - це пряма, уздовж якого поширюється світло. Умовно променем називають вузький пучок світла. Якщо ми бачимо предмет, то це означає, що нам в око попадає світло від кожної крапки предмета. Хоча світлові промені виходять із кожної крапки в усіх напрямках, лише вузький пучок цих променів попадає в око спостерігача. Якщо спостерігач зрушить голову ледве убік, то в його око від кожної крапки предмета буде попадати вже інший пучок променів.
На відео показана тінь, отримана на екрані при висвітленні крапковим джерелом світла непрозорої кулі. Тому що куля непрозора, то він не пропускає світло, що падає на нього; у результаті на екрані утвориться тінь. Таку тінь можна одержати в темній кімнаті, висвітлюючи кулю кишеньковим ліхтарем. Якщо куля освітити двома ліхтарями, то можна одержати дві тіні й менш темні, чим тінь від одного ліхтаря, тому що тінь освітлена одним ліхтарем, а інша тінь- другим ліхтарем . Частково освітлені ділянки екрана й називаються напівтінями. Можна так розташувати два джерела світла, що обидві півтіні будуть частково перекривати один одного й частина поверхні екрана виявиться зовсім неосвітленою. Це повна тінь.
Закон прямолінійного поширення світла : в однорідному прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно.
Доказом цього закону є утворення тіні й півтіні.
У домашніх умовах можна виконати кілька досвідів - доказів цього закону.Якщо ми хочемо, щоб світло від лампи не попадав в очі, ми можемо помістити між лампою й очами лист паперу, руку або надягти на лампу абажур. Якби світло поширювалося не по прямих лініях, то він міг би обігнути перешкоду й потрапити до нас в очі. Наприклад від звуку не можна "загородитися" рукою, він обігне цю перешкоду й ми будемо його чути.
Таким чином, описаний приклад показує, що світло не обгинає перешкоду, а поширюється прямолінійно.
Тепер візьмемо маленьке джерело світла, наприклад кишеньковий ліхтарик S. Розташуємо на деякій відстані від її екран, тобто в кожну його крапку попадає світло. Якщо між крапковим джерелом світла S й екраном розмістити непрозоре тіло, наприклад мячик, то на екрані побачимо темне зображення обрисів цього тіла - темне коло, оскільки за ним утворилася тінь - простір, куди не попадається світло від джерела S. Якби світло поширювалося не прямолінійно й промінь не були б прямою лінією, то тінь могла б не утворитися або мала б іншу форму й розміри.
Але чітко обмежену тінь, що отримана в описаному досвіді, ми бачимо в житті не завжди. Така тінь утворилася, тому що як джерело світла ми використали лампочку, розміри спирали якої набагато менше, ніж відстань від її до екрана.
Якщо як джерело світла взяти більшу, порівняно з перешкодою, лампу, розміри спирали якої порівнянні з відстанню від її до екрана, то навколо тіні на екрані утвориться ще й частково освітлений простір - півтінь.
Утворення півтіні не суперечить закону прямолінійного поширення світла, а, навпаки, підтверджує його. Адже в цьому випадку джерело світла не можна вважати крапковим. Він складається з безлічі крапок і кожна з них випускає промені. Тому на екрані є області, у які світло від одних крапок джерела попадає, а від інших не попадає. У такий спосіб ці області екрана освітлені лише частково, там й утвориться півтінь. У центральну область екрана не попадає світло ні від однієї крапки лампи, там спостерігається повна тінь.
Очевидно, що якщо наше око перебувало б в області тіні, то ми не побачили б джерело світла. З області півтіні ми бачили б частина лампи. Це ми й спостерігаємо при сонячному або місячному затьмаренні.
І останній досвід. Покладете на стіл шматок картону й застроміть у нього дві шпильки в декількох сантиметрах друг від друга. Між цими шпильками застроміть ще дві-три шпильки так, щоб, дивлячись на одну із крайніх, ви побачили тільки її, а інші шпильки були б закриті від нашого погляду нею. Вийміть шпильки, прикладете лінійку до слідів у картоні від двох крайніх шпильок і проведіть пряму. Як розташовані сліди від інших шпильок стосовно цій прямій?
Прямолінійністю поширення світла користуються при проведенні прямих ліній на поверхні землі й під землею в метро, при визначенні відстаней на землі, на морі й у повітрі. Коли контролюють прямолінійність виробів по промені зору, то знов-таки використають прямолінійність поширення світла. Досить імовірно, що й саме поняття про пряму лінію виникло з подання про прямолінійне поширення світла.
Сонячні й місячні затьмарення - найцікавіше явище природи, знайомі людині з найдавніших часів.
Вони бувають порівняно часто, але видні не із всіх місцевостей земної поверхні й тому багатьом здаються рідкими. Будь-яке затьмарення відбувається тоді, коли три небесних тіла: Земля, Місяць і Сонце вибудовуються з погляду земного спостерігача на одній умовній прямій. Якщо між Землею й Сонцем розташована Місяць, то затьмарення називається сонячним, якщо ж навпаки тінь Землі закриває від Місяця пряме сонячне світло, те це місячне затьмарення.
Залежно від того, наскільки близько Місяць виявиться до вузла орбіти в годину затьмарення, вона може пройти через середину конуса тіні, і затьмарення буде максимально тривалим, а може пройти краєм тіні, і тоді ми побачимо приватне місячне затьмарення. Конус земної тіні оточений півтінню. У цю область простору попадає лише частина сонячних променів, не закрита Землею. Тому бувають напівтіньові затьмарення. Про їх теж повідомляється в астрономічних календарях, але ці затьмарення нерозрізнені для ока, тільки фотоапарат і фотометр здатні відзначити потьмарення Місяця під час напівтіньової фази або напівтіньового затьмарення. Коли ж повня трапляється далеко від вузлів місячної орбіти. Місяць проходить вище або нижче тіні й затьмарення не відбувається.
Варто окремо виділити фази місяця Прийнято виділяти особливо фази молодика (диск повністю темний), першої чверті(зростаючий місячний серп виглядає у формі напівдиска), повні (диск освітлений повністю) і останньої чверті (освітлено знову рівно півдиска, тільки з іншої сторони). Взагалі, фазу прийнято виражати в десятих і сотих частках одиниці, причому молодикові буде відповідати фаза 0, повні - 1, першій й останній чвертям - 0,5.
Для початківців дуже важко буває відрізнити зростаючий від молодика до повні місяць від убутні до молодика від повні. У північній півкулі користуються відомим прийомом: якщо до місячного серпа можна так приставити уявлювану "паличку", щоб вийшла буква "Р" (росте), те місяць росте, якщо ж місяць виглядає, як буква "С" (старіе), те він убуває.
Період повної зміни всіх місячних фаз від молодика до молодика називається синодичним періодом обігу Місяця або синодичним місяцем, що дорівнює приблизно 29,5 дням. Саме за цей час Місяць проходить по своїй орбіті такий шлях, що двічі встигає пройти через ту саму фазу. Повний оборот Місяця навколо Землі щодо зірок називається сидеричесним періодом обігу або сидеричесним місяцем, він триває 27,3 дні.
Файл:Den 7 15 6.gif Місячні затьмарення відбувалися б щораз у повню, а сонячні - у молодика, якби не одна особливість руху Місяця. Площина її орбіти нахилена до площини околосолняної орбіти Землі під невеликим кутом в 5°. Уже цього досить, щоб у молодика Місяць проходив ледве вище або нижче Сонця, а в повню земна тінь не попадала на місячний диск. Тільки тоді, коли повня або молодик доводиться на моменти перетинання Місяцем площини земної орбіти, тобто коли дійсно всі три тіла, що беруть участь у явищі, вибудовуються в лінію, відбуваються затьмарення. Наприклад, у ситуації, зображеної на малюнку, затьмарення не відбудеться. Крапки перетинання місячної орбіти із площиною орбіти Землі не лежать на одній лінії із Сонцем (ці дві крапки орбіти називаються вузлами місячної орбіти). У додавання до всього описаного, орієнтація орбіти нашого супутника непостійна, як сама Місяць. Площина повертається або, як говорять, прецессірує. У результаті цього, ще в стародавності був виявлений далеко не очевидний часовий проміжок, через який послідовність всіх затьмарень повторюється. Такий часовий інтервал називають саросом. Тривалість саросу 18 з невеликим років (6585,32 доби). Знаючи про це, ми можемо сказати, що через сарос можна чекати спостережуване, скажемо, сьогодні повне сонячне затьмарення, але ми не можемо, знаючи лише про сарос, затверджувати, що воно буде повним, а також не в силах пророчити, де на Землі його можна буде побачити. Протягом саросу відбувається 43 сонячних й 28 місячних затьмарень. У наш час, знання людини про затьмарення значно перевершують мудрість древніх. Затьмарення й умови їхнього протікання вираховуються з високою точністю на багато років уперед. Закріпляючий блок 1. Розділите джерела світла на дві групи - блискавка, смолоскип,зірки, веселка, прожектор,Місяць, північне сяйво, висвітлення, салют,монітор,живі організми...
Список використаних джерел:
1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ
2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.
3. Гончаренко С.У. Фізика: Основні закони і формули., 2006, Либідь.
4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.
5. Урок фізики по тему: "Маса тіла". 7-й клас Осипенко Марія Максимівна. м.Миколаїв.
Відредаговано та надіслано Фролов Д. В.
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
