§ 19. Свет

Определения и обозначения

Свет — излучение, благодаря которому человек видит окружающие тела. Он распространяется от источника. Это понятие нужно, чтобы объяснить, почему глаз видит предметы только при наличии света.

Источник света — тело, которое само испускает свет. Природные источники — Солнце и звёзды, а искусственные — лампа и свеча. По этому признаку можно отличить светящееся тело от предмета, который лишь отражает свет.

Прозрачное, полупрозрачное и непрозрачное тело — тела, которые соответственно хорошо пропускают свет, пропускают его частично или не пропускают. Такое разделение помогает предсказать, будут ли видны предметы за телом и появится ли за ним тень.

Тень — тёмная область за непрозрачным телом, куда не попадает свет от источника. Тень не является отдельным предметом: она показывает место, которое оказалось закрыто от света.

Как это устроено

Свет возникает в источниках, потому что их вещество испускает световое излучение. Солнце и звёзды светятся сами, поэтому относятся к природным источникам. Лампа и свеча начинают освещать пространство благодаря действиям человека, поэтому их называют искусственными источниками. Луна к источникам не относится: она видна из-за отражения солнечного света.

В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно, потому что на своём пути не встречает участков с резко изменёнными свойствами. Поэтому путь света можно представить световым лучом — прямой линией, показывающей направление распространения. Если луч встречает непрозрачное тело, дальше на этом направлении свет пройти не может. Так прямолинейность помогает понять появление тени.

Прозрачность зависит от того, насколько свободно свет проходит через тело. В чистом стекле или воде свет почти не встречает препятствий, поэтому предметы за ними обычно хорошо видны. В матовом пластике или матированном стекле свет рассеивается и проходит не полностью, поэтому изображение становится нечётким. Значит, прозрачность может быть разной, а не только полной или отсутствующей.

Непрозрачное тело задерживает свет, поэтому за ним появляется область, куда лучи от источника не попали. Размер и положение тени меняются, если перемещать источник, тело или поверхность, на которую падает тень. Например, приближение предмета к фонарику обычно делает его тень на стене больше. При изменении направления света тень также перемещается.

Большинство окружающих тел не испускает собственного видимого света, но становится заметным благодаря отражению. Свет падает на поверхность, меняет направление и попадает в глаза наблюдателя. Зеркало отражает свет особенно хорошо, поэтому в нём получается изображение предметов. Книга отражает свет слабее и рассеивает его в разные стороны, но именно поэтому её тоже можно увидеть.

Как разные тела пропускают и отражают свет

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, проходит ли свет через тело и насколько хорошо видны предметы за ним. Затем сравните свой ответ с примерами. Если свет не проходит, ищите за телом область тени; если проходит частично, предметы будут видны размыто.

Разбор задач

Задача 1

Распределите Солнце, Луну, электрическую лампу и зеркало на источники света и тела, которые сами свет не испускают.

1. Проверим, испускает ли тело собственный видимый свет.
2. Солнце и электрическая лампа светятся сами, значит, это источники света.
3. Луна отражает свет Солнца, а зеркало отражает свет лампы или другого источника.

Ответ: источники света — Солнце и электрическая лампа; тела, которые сами свет не испускают, — Луна и зеркало.

Задача 2

Фонарик освещает мяч, стоящий перед стеной. Объясните, почему на стене появляется тень, и что произойдёт с её размером, если приблизить мяч к фонарику.

1. Луч света от фонарика распространяется по прямой и встречает непрозрачный мяч.
2. Мяч задерживает часть лучей, поэтому за ним на стене остаётся участок без прямого света.
3. Если приблизить мяч к фонарику, пучок перекрытых лучей на стене обычно станет шире.

Ответ: тень появляется из-за того, что мяч не пропускает свет. При приближении мяча к фонарику его тень на стене увеличится.

Задача 3

Почему в солнечный день можно увидеть книгу, а в полностью тёмной комнате — нет? Как изменится наблюдение, если направить на книгу фонарик?

1. Книга не является источником света и сама не светится.
2. Днём солнечный свет падает на книгу и отражается от её поверхности в глаза.
3. В полной темноте падающего света нет, поэтому отражаться нечему. Луч фонарика снова осветит книгу, и отражённый свет попадёт в глаза.

Ответ: в солнечный день книгу видно по отражённому солнечному свету, а в темноте — нет. После включения фонарика книга станет видимой.

Типичные ошибки

Луну называют источником света. Ошибка возникает потому, что Луна выглядит светящейся ночью. Проверьте себя: спросите, испускает ли тело собственный свет; Луна только отражает солнечные лучи.

Считают, что свет проходит через любое тело. Такое мнение появляется при наблюдении за стеклом, но книга и доска задерживают свет. Для проверки поставьте предмет перед лампой: если за ним возникает тёмная область, он непрозрачный.

Считают тень отдельным тёмным предметом. На самом деле тень возникает там, куда не попал свет из-за преграды. Уберите непрозрачное тело или измените положение фонарика — тень изменится или исчезнет.

Думают, что предмет виден в полной темноте. Глазам нужен свет, отражённый от поверхности предмета. Проверьте это простой ситуацией: в закрытой тёмной комнате книга становится видимой после включения фонарика.

Связь с другими темами

Для изучения света нужны знания об органах чувств, особенно о роли глаз, и умение различать природные и созданные человеком объекты. Источник света можно распознать по его способности испускать собственное излучение.

Эта тема связана с изучением зрения, зеркал и оптических приборов. В каждом случае важно понять, откуда приходит свет и как он попадает в глаз или изменяет направление.

Знания о прямолинейном распространении света и тени помогают объяснить солнечные и лунные затмения. Непрозрачное тело закрывает часть световых лучей, поэтому на другой поверхности появляется тёмная область.

Что запомнить

• Свет позволяет видеть окружающие тела.
• Источник света сам испускает свет.
• Свет в однородной прозрачной среде распространяется прямолинейно.
• Прозрачные тела пропускают свет, полупрозрачные — частично, непрозрачные — не пропускают.
• Тень образуется за непрозрачным телом, когда свет не попадает на участок поверхности.
• Большинство окружающих тел видно благодаря отражению света.
• Луна и зеркало не являются самостоятельными источниками света.