Световые явления

Определения и обозначения

Световое явление — явление, связанное с испусканием, распространением или изменением направления света. Например, мы наблюдаем свет от лампы, видим освещённую комнату или замечаем тень на стене. Это понятие помогает объединить разные события, в которых участвует свет.

Источник света — тело, которое испускает собственный свет. Солнце и пламя относятся к природным источникам, а электрическая лампа — к искусственным. Это определение помогает отличить светящееся тело от того, которое лишь отражает свет.

Световой луч — условная линия, показывающая направление, в котором распространяется свет. На схеме лучом удобно обозначать путь света от источника к предмету или поверхности. Такая линия нужна для рассуждений, но она не является отдельной светящейся нитью.

Тень — область, куда не попадает свет от источника из-за преграждающего его непрозрачного тела. Например, книга может закрыть свет фонарика, и на стене появится тёмная область. Понятие тени помогает понять, где именно предмет остановил свет.

Как это устроено

Свет появляется там, где его испускает источник. Солнце, звёзды и пламя светятся сами, поэтому их называют природными источниками, а лампы и фонари созданы людьми и относятся к искусственным. Деление на эти группы показывает, откуда взялся свет, а не насколько ярко он светит. Чтобы проверить, является ли тело источником, спроси себя: оно само испускает свет или только отражает чужой?

От источника свет распространяется в разные стороны, и в каждой точке его путь можно условно показать лучом. На рисунке луч проводят линией со стрелкой: стрелка указывает направление движения света. Это упрощает объяснение того, как свет достигает предмета или экрана. При этом свет не движется только по нарисованной линии — луч обозначает выбранное направление распространения.

В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Однородной называют среду, свойства которой в рассматриваемой области одинаковы, а прозрачной — такую, которая пропускает свет. Если на пути оказывается непрозрачная книга, она не пропускает свет через себя и закрывает часть его пути. Поэтому за книгой образуется тень: туда не доходят лучи от источника.

Тень может быть больше или меньше, а её место на стене — меняться, потому что всё зависит от расположения источника, предмета и поверхности. Если приблизить предмет к источнику, он перекроет более широкую часть расходящегося света, поэтому на удалённом экране тень обычно вырастет. Если передвинуть источник или экран, изменится и место, где видна тень. Чтобы понять результат, проследи путь света от источника мимо краёв предмета до поверхности.

Большинство окружающих предметов не светятся сами, но мы всё равно их видим. Свет от лампы или Солнца попадает на предмет, отражается от его поверхности и затем достигает глаз наблюдателя. Если свет до предмета не дошёл или отражённые лучи не попали в глаза, увидеть его становится трудно. Значит, для зрения нужны источник света, освещённый предмет и свет, который от предмета приходит к глазам.

Источники света и их признаки

Сначала определи, испускает ли тело собственный свет: без этого оно не будет источником. Затем выясни, возникло ли оно в природе или создано человеком. Помни, что природное или искусственное происхождение не меняет главного признака источника — он сам излучает свет.

Разбор задач

Задача 1. Распредели Солнце, Луну, настольную лампу и зеркало на источники света и тела, которые сами свет не излучают. Чтобы не ошибиться, нужно проверять не просто видимость тела, а происхождение света, который от него приходит. Видимое тело может быть освещено другим источником и отражать его свет.

1. Солнце испускает собственный свет, поэтому это источник.
2. Настольная лампа тоже испускает собственный свет, когда включена, значит, это искусственный источник.
3. Луна и зеркало сами свет не излучают: они отражают свет, который на них падает.

Ответ: источники света — Солнце и настольная лампа; Луна и зеркало сами свет не излучают.

Задача 2. Почему за непрозрачной книгой, освещённой фонариком, на стене появляется тень? Чтобы найти причину, представь путь света от фонарика к стене и проверь, что встречается на этом пути. Книга непрозрачная, поэтому свет не может пройти сквозь неё.

1. Фонарик испускает свет, который распространяется к стене.
2. Книга оказывается между фонариком и частью стены и преграждает путь свету.
3. За книгой остаётся область, куда свет фонарика не попадает; на стене она видна как тень.

Ответ: тень появляется потому, что непрозрачная книга закрывает часть прямого пути света от фонарика к стене.

Задача 3. Фонарик, небольшой предмет и экран расположены на одной линии. Что произойдёт с тенью на экране, если передвинуть предмет ближе к фонарику? Сравни положение предмета до и после передвижения, не меняя расположение экрана. Тогда можно связать изменение тени именно с расстоянием до источника.

1. Свет от фонарика идёт к экрану, а предмет закрывает часть его пути.
2. Когда предмет приближается к фонарику, он перекрывает более широкий участок расходящегося пучка света.
3. На удалённом экране закрытый участок занимает больше места, поэтому тень становится крупнее.

Ответ: тень на экране обычно увеличится. Так можно проверить рассуждение: передвигай предмет, оставляя фонарик и экран на местах, и наблюдай за размером тени.

Типичные ошибки

Ошибка: считать Луну источником света, потому что она ярко видна на небе. Её путают с источником, так как свет от Луны действительно попадает к нам в глаза. Проверь себя вопросом: светится ли Луна сама или отражает свет Солнца? Верный ответ — отражает.

Ошибка: думать, что свет распространяется только по нарисованному лучу. Так кажется, потому что на схемах путь часто изображают одной линией со стрелкой. Но луч — условное обозначение направления, а не отдельная светящаяся дорожка. Проверь себя: линия нужна для рисунка и объяснения, а свет от источника распространяется не только по ней.

Ошибка: полагать, что тень возникает сама по себе. Это представление появляется, если заметить тёмное пятно, но не проследить, откуда идёт свет. Тень возникает там, куда свет не попал из-за преграды. Проверь себя: найди источник и предмет на пути света; если преграды нет, объяснить тень таким способом нельзя.

Ошибка: считать, что любой предмет загораживает свет одинаково. Непрозрачное тело задерживает свет, а прозрачное пропускает его, поэтому результат будет разным. Иногда ошибку допускают, потому что не проверяют, проходит ли свет сквозь материал. Проверь себя, посмотри на освещённость за предметом: прозрачное стекло пропускает свет, а непрозрачная книга закрывает его путь.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в тени, полезно знать, какие тела прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные: они по-разному пропускают свет. Представление о распространении света пригодится при изучении отражения и преломления, то есть изменения направления света. Знание о свете также помогает объяснить зрение: мы видим предмет, когда свет от него достигает глаз. Эти же представления используют, когда изучают простые оптические приборы.

Что запомнить

• Источники света излучают собственный свет.
• Источники света бывают природными и искусственными.
• Световой луч условно показывает направление распространения света.
• В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
• Непрозрачное тело может преградить путь свету и образовать тень.
• Освещённый предмет виден, когда отражённый от него свет попадает в глаза.