§ 17. Световые явления в живой и неживой природе 63

Определения и обозначения

Источник света — тело или объект, который излучает собственный свет. Источники бывают естественными, например Солнце и молния, и искусственными, например свеча или лампа. Это понятие помогает отличать светящиеся тела от предметов, которые только отражают свет.

Световой луч — условная линия, показывающая направление распространения света. Луч не является тонкой верёвкой или настоящей полоской света, а служит удобной моделью. С его помощью объясняют появление тени, отражение и путь света от источника к глазу.

Отражение света — возвращение света от поверхности в ту среду, из которой он пришёл. Благодаря отражению мы видим освещённые предметы, которые сами не светятся. Это же явление позволяет получать изображения в зеркале и замечать блеск гладких поверхностей.

Преломление света — изменение направления света при переходе из одной прозрачной среды в другую. Например, луч может перейти из воздуха в воду или стекло и пойти под другим углом. Преломление объясняет, почему предметы в воде иногда кажутся сдвинутыми или изменившими форму.

Как это устроено

Светящиеся тела сами испускают свет, а освещённые тела лишь возвращают часть света, который на них падает. Солнце, пламя свечи и светлячок являются источниками света, тогда как Луна и зеркало — освещёнными телами. Поэтому в полной темноте зеркало не будет блестеть, пока на него не попадут лучи.

В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно, потому что её свойства не меняются от точки к точке. Непрозрачное тело преграждает путь части лучей, и за ним возникает область, куда свет не попал. Так образуются тени, а если источник имеет заметные размеры, рядом с полной тенью появляется полутень.

Когда свет падает на поверхность, часть его может вернуться назад: это отражение. От гладкой поверхности лучи отражаются упорядоченно, поэтому зеркало создаёт чёткое изображение; от шероховатой поверхности они уходят в разные стороны, и мы просто видим предмет. Блеск воды, снега и полированного металла тоже связан с отражением света.

При переходе из воздуха в воду или стекло скорость распространения света изменяется, поэтому меняется и направление луча. Из-за этого дно неглубокого водоёма кажется ближе, чем находится на самом деле, а карандаш в стакане выглядит согнутым. Если белый свет проходит через призму, разные цвета преломляются неодинаково и разделяются в цветную полоску.

Свет играет важную роль в живой природе. Растения используют его энергию в фотосинтезе, образуя питательные вещества и выделяя кислород. Животные и человек воспринимают отражённый свет глазами, а светлячки, некоторые медузы и другие организмы способны сами светиться.

Световые явления и их проявления в природе

В таблице сначала найдите название явления, затем проследите его причину и примеры. Сравнение неживой и живой природы помогает увидеть, что одни и те же свойства света проявляются в разных объектах.

Разбор задач

Источники света и освещённые тела

Нужно распределить Солнце, Луну, свечу, зеркало и светлячка на две группы. Сначала выясним, какие объекты излучают собственный свет, а какие видны благодаря отражению. Такой способ проверки надёжнее, чем ориентироваться на яркость предмета.

1. Солнце излучает собственный свет, значит, это источник.
2. Пламя свечи также светится само, поэтому свеча относится к источникам.
3. Светлячок способен испускать свет, значит, он тоже источник.
4. Луна отражает солнечный свет, а зеркало отражает свет лампы или Солнца.

Ответ: источники света — Солнце, свеча и светлячок; освещённые тела — Луна и зеркало.

Тень от непрозрачного предмета

Фонарик освещает непрозрачный предмет, и за ним появляется тень. Причина в том, что световые лучи в воздухе идут прямо, но предмет не пропускает их за себя. При приближении предмета к фонарику тень обычно становится больше.

1. Представим несколько лучей, идущих от фонарика к поверхности.
2. Предмет перекрывает часть этих прямых путей, поэтому за ним возникает неосвещённая область.
3. Если предмет подвинуть к источнику, он закроет веер лучей на большей площади поверхности.
4. Следовательно, размер тени увеличится; её форма будет зависеть от формы предмета и его положения.

Ответ: тень появляется из-за прямолинейного распространения света и непрозрачности предмета; при приближении к фонарику она обычно увеличивается.

Карандаш в воде и призма

Карандаш в стакане кажется согнутым, потому что свет от его подводной части выходит из воды в воздух и меняет направление. Глаз продолжает мысленно считать лучи прямыми и видит подводную часть не там, где она расположена. Призма разделяет белый свет по другой причине: разные цвета преломляются неодинаково.

1. Свет от карандаша проходит через воду, границу воды и воздуха, а затем попадает в глаз.
2. На границе сред направление лучей изменяется, поэтому изображение подводной части смещается.
3. В призме белый свет состоит из разных цветов, и каждый цвет отклоняется на свой угол.
4. Цвета расходятся и становятся заметными по отдельности.

Ответ: кажущийся изгиб карандаша и разложение белого света на цвета объясняются преломлением.

Типичные ошибки

Ошибка: называть Луну источником света. Её поверхность не испускает собственного видимого света, а отражает солнечные лучи. Проверка простая: спросите себя, светилась бы Луна без Солнца.

Ошибка: считать, что свет всегда движется по любой траектории. В однородной прозрачной среде его лучи идут прямолинейно, поэтому можно мысленно провести прямую от источника. Искривление пути объясняется, например, переходом в другую среду.

Ошибка: путать отражение и преломление. При отражении луч возвращается от поверхности, а при преломлении меняет направление на границе сред. Проверьте, остался ли свет в прежней среде или перешёл в новую.

Ошибка: думать, что тень означает полное отсутствие света вокруг. Тень появляется только в области, куда непрозрачное тело не пропустило лучи от конкретного источника. Если изменить положение фонарика или предмета, изменятся форма и место тени.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о телах живой и неживой природы, а также умение наблюдать и описывать явления. Наблюдение за тенью, бликом или карандашом в воде помогает связывать опыт с объяснением.

Свет связан с органами чувств и зрением. Предмет становится видимым, когда отражённый от него свет попадает в глаз, поэтому зрение невозможно в полной темноте.

Эти знания пригодятся при изучении фотосинтеза, строения глаза, оптики и способов освещения. Позже они помогут понять работу линз, очков, фотоаппаратов и микроскопов.

Что запомнить

• Источники света излучают собственный свет.
• Освещённые тела видны благодаря отражённому свету.
• В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
• Отражение возвращает свет от поверхности.
• Преломление изменяет направление света при переходе между средами.
• Тень образуется за непрозрачным телом, преграждающим путь свету.
• Свет необходим растениям для фотосинтеза и животным для зрения.