Εξετάστε μια ακόμη πειραματική επιβεβαίωση του νόμου της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Ας κάνουμε πειράματα.
Ως πηγή φωτός, πάρτε μια συνηθισμένη ηλεκτρική λάμπα. Στα δεξιά του θα κρεμάσουμε μια μπάλα σε μια κλωστή. Διεξάγοντας το πείραμα σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, μπορούμε εύκολα να δούμε τη σκιά της μπάλας στην οθόνη. Επιπλέον, θα εμφανιστεί κάποια περιοχή στο χώρο στα δεξιά της μπάλας, μέσα στην οποία δεν διεισδύουν οι ακτίνες φωτός (φωτεινή ενέργεια). Αυτός ο χώρος ονομάζεται περιοχή σκιάς.
Τώρα θα χρησιμοποιήσουμε μια λάμπα με ένα λευκό γυάλινο μπαλόνι. Θα δούμε ότι τώρα η σκιά της μπάλας περιβάλλεται από μισοφέγγαρο. Και στο χώρο στα δεξιά της μπάλας υπάρχει τόσο μια περιοχή σκιάς, όπου οι ακτίνες του φωτός δεν διαπερνούν καθόλου, όσο και μια περιοχή μισοφέγγαρου, όπου μόνο μερικές από τις ακτίνες που εκπέμπονται από τη λάμπα διαπερνούν.
Γιατί εμφανίστηκε η μισοφέγγαρα; Στο πρώτο πείραμα, η σπείρα του λαμπτήρα χρησίμευσε ως πηγή φωτός. Είχε μικρές (λένε: αμελητέες) διαστάσεις σε σχέση με την απόσταση από την μπάλα. Επομένως, μπορούμε να θεωρήσουμε τη σπείρα ως σημειακή πηγή φωτός. Στο δεύτερο πείραμα, το φως εκπέμπεται από τη λευκή λάμπα της λάμπας. Οι διαστάσεις του σε σύγκριση με την απόσταση από την μπάλα δεν μπορούν πλέον να παραμεληθούν. Επομένως, θα θεωρήσουμε το μπαλόνι ως μια εκτεταμένη πηγή φωτός. Ακτίνες εκπέμπονται από κάθε σημείο του, μερικές από τις οποίες πέφτουν στο ημισφαίριο.
Άρα και τα δύο φυσικά φαινόμενα- ο σχηματισμός μιας σκιάς και ο σχηματισμός ενός μισογύνου - αποτελούν πειραματική επιβεβαίωση του νόμου της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
Ηλιακές και σεληνιακές εκλείψεις(επεξήγηση και πειράματα με συσκευή επίδειξης ηλιακών και σεληνιακών εκλείψεων ή με σφαίρα και μπάλα που φωτίζεται από προβολέα).
«Καυτή μπάλα, χρυσή
Θα στείλει μια τεράστια δέσμη στο διάστημα,
Και ένας μακρύς κώνος σκοτεινής σκιάς
Μια άλλη μπάλα θα πεταχτεί στο κενό».
Α. Μπλοκ
μέθοδος τριγωνοποίησης(καθορισμός αποστάσεων από απρόσιτα αντικείμενα).
AB - βάση, α Και β μετρώνται.
γ = 180° - α - β.
(θεώρημα ημιτόνων)
Προσδιορισμός αποστάσεων από αστέρια (ετήσια παράλλαξη).
IV. Καθήκοντα:
1. Σε ποιο ύψος βρίσκεται η λάμπα πάνω από την οριζόντια επιφάνεια του τραπεζιού αν η σκιά από ένα μολύβι ύψους 15 cm τοποθετημένο κάθετα πάνω στο τραπέζι αποδείχθηκε ότι ήταν 10 cm; Η απόσταση από τη βάση του μολυβιού έως τη βάση της κάθετης που σύρεται από το κέντρο της λάμπας μέχρι την επιφάνεια του τραπεζιού είναι 90 cm.
2. Σε ποιο ύψος βρίσκεται το φανάρι πάνω από μια οριζόντια επιφάνεια εάν η σκιά από ένα κατακόρυφα τοποθετημένο ραβδί ύψους 0,9 m έχει μήκος 1,2 m και όταν το ραβδί μετακινηθεί 1 m από το φανάρι κατά την κατεύθυνση της σκιάς, το μήκος της σκιάς γίνεται 1,5 m;
3. Με βάση το 1 χλμ. ο μαθητής έλαβε τις παρακάτω γωνίες: α = 590, β = 63 0 .Χρησιμοποιήστε αυτές τις μετρήσεις για να προσδιορίσετε την απόσταση από ένα απρόσιτο αντικείμενο.
4. Το κάτω άκρο του ήλιου άγγιζε την επιφάνεια της Γης. Οι ταξιδιώτες είδαν τη Σμαραγδένια Πόλη από το λόφο. Το ύψος του γωνιακού παρατηρητηρίου φαινόταν να είναι ακριβώς η διάμετρος του Ήλιου. Ποιο είναι το ύψος του πύργου αν έγραφε στην πινακίδα κοντά στην οποία στέκονταν οι ταξιδιώτες ότι απείχε 5 χλμ από την πόλη; Όταν παρατηρείται από τη Γη, η γωνιακή διάμετρος του Ήλιου είναι α ≈ 0,5 o.
5. Η ηλιακή σταθερά I \u003d 1,37 kW / m 2 είναι η συνολική ποσότητα ενέργειας ακτινοβολίας του Ήλιου που πέφτει σε 1 s σε μια περιοχή 1 m 2 που βρίσκεται κάθετα στις ακτίνες του ήλιου και απομακρύνεται από τον Ήλιο σε απόσταση ίση με την ακτίνα τροχιά της γης. Πόση ενέργεια ακτινοβολίας ακτινοβολείται στο διάστημα από 1 m 2 της επιφάνειας του Ήλιου σε 1 s; Όταν παρατηρείται από τη Γη, η γωνιακή διάμετρος του Ήλιου είναι α ≈ 0,5 o.
6. Πάνω από το κέντρο μιας τετράγωνης περιοχής με πλευρά, ΕΝΑσε ύψος ίσο με Α2, υπάρχει πηγή ακτινοβολίας με ισχύ R. Υποθέτοντας μια σημειακή πηγή, υπολογίστε την ενέργεια που λαμβάνει η τοποθεσία κάθε δευτερόλεπτο.
Ερωτήσεις:
1. Δώστε παραδείγματα της χημικής δράσης του φωτός.
2. Γιατί σε ένα δωμάτιο που φωτίζεται από έναν λαμπτήρα, επιτυγχάνονται μάλλον έντονες σκιές από αντικείμενα, και σε ένα δωμάτιο όπου ένας πολυέλαιος χρησιμεύει ως πηγή φωτισμού, δεν παρατηρούνται τέτοιες σκιές;
3. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι το μήκος της σκιάς από το αντικείμενο είναι ίσο με το ύψος του. Ποιο είναι το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα;
4. Γιατί τα «καλώδια» στις οπτικές γραμμές επικοινωνίας μπορούν να διασταυρωθούν μεταξύ τους;
5. Γιατί η σκιά από τα πόδια ενός ατόμου στο έδαφος είναι σαφώς καθορισμένη και η σκιά από το κεφάλι είναι θολή;
6. Πώς απέδειξε ο Αριστοτέλης ότι η γη είναι σφαιρική;
7. Γιατί μερικές φορές ένα αμπαζούρ κρεμιέται σε μια λάμπα;
8. Γιατί οι κορώνες δέντρων είναι πάντα στραμμένες προς το χωράφι ή το ποτάμι στην άκρη του δάσους;
9. Ο ήλιος που δύει φωτίζει τον δικτυωτό φράκτη. Γιατί δεν υπάρχουν σκιές από κάθετες ράβδους στη σκιά που ρίχνει η σχάρα στον τοίχο, ενώ οι σκιές των οριζόντιων φαίνονται καθαρά; Το πάχος των ράβδων είναι το ίδιο.
v.§§ 62,63 Π.χ.: 31,32. Εργασίες για επανάληψη Νο. 62 και Νο. 63.
1. Το πρωί, ένα δοκάρι πέφτει στον απέναντι τοίχο μέσα από μια μικρή τρύπα στην κουρτίνα που καλύπτει το παράθυρο. ηλιακό φως. Υπολογίστε πόσο μακριά θα κινείται ανά λεπτό ένα σημείο φωτός στην οθόνη.
2. Εάν κατευθύνετε μια στενή δέσμη φωτός από έναν προβολέα διαφανειών μέσα από ένα μπουκάλι κηροζίνης, τότε μια γαλαζωπόλευκη λωρίδα (φθορισμός κηροζίνης) θα είναι καθαρά ορατή μέσα στο μπουκάλι. Παρατηρήστε αυτό το φαινόμενο σε άλλες λύσεις: rivanol, χρησιμοποιημένο φωτοπρογραμματιστή, σαμπουάν.
3. Για να παρασκευάσετε θειούχο ψευδάργυρο, αναμίξτε ένα μέρος βάρους σκόνης θείου και δύο μέρη βάρους σκόνης ψευδαργύρου (μπορούν να προστεθούν ρινίσματα χαλκού), μετά από το οποίο θερμαίνονται. Η προκύπτουσα σκόνη αναμιγνύεται με κόλλα και εφαρμόζεται στην οθόνη. Φωτισμός της οθόνης υπεριώδεις ακτίνες, δείτε το να λάμπει.
4. Φτιάξτε μια κάμερα obscura (μπορεί να κατασκευαστεί από κουτί αλουμινίου ή κουτί παπουτσιών) και χρησιμοποιήστε το για να προσδιορίσετε τη μέση απόσταση μεταξύ των στροφών του νήματος ενός λαμπτήρα χωρίς να σπάσει. Γιατί η ευκρίνεια της εικόνας ενός αντικειμένου επιδεινώνεται με τη μείωση του μήκους της κάμερας;
5. Μια φλεγόμενη χόβολη στο άκρο ενός κλαδιού που κινείται γρήγορα γίνεται αντιληπτή ως μια φωτεινή λωρίδα. Γνωρίζοντας ότι το μάτι διατηρεί την αίσθηση για περίπου 0,1 δευτερόλεπτα, υπολογίστε την ταχύτητα του άκρου του κλαδιού.
6. Από ποια απόσταση μπορείτε να δείτε μια ηλιαχτίδα;
«Τότε σήκωσα άθελά μου τις παλάμες μου
Στα φρύδια μου, κρατώντας τα με γείσο.
Για να μην πονάει τόσο το φως...
Μου φάνηκε λοιπόν ότι με χτυπάει στο πρόσωπο
Η ακτινοβολία του ανακλώμενου φωτός..."
Δάντη
«... Αρκεί να μας πάρει κανείς κάτω από τον ανοιχτό έναστρο ουρανό
γεμάτο νερόσκάφος, καθώς θα αντανακλώνται αμέσως σε αυτό
Τα αστέρια του ουρανού και οι ακτίνες θα αστράφτουν στην επιφάνεια του καθρέφτη"
Λουκρήτιος
Μάθημα 60/10. Ο ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ ΦΩΤΟΣ
ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Με βάση πειραματικά δεδομένα, αποκτήστε το νόμο της ανάκλασης του φωτός και διδάξτε στους μαθητές να τον εφαρμόζουν. Για να δώσετε μια ιδέα για τους καθρέφτες και την κατασκευή μιας εικόνας ενός αντικειμένου σε έναν επίπεδο καθρέφτη.
ΕΙΔΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Συνδυασμένο.
ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ: Οπτική ροδέλα με αξεσουάρ, επίπεδος καθρέφτης, βάση, κερί.
ΠΛΑΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ:
1. Εισαγωγή 1-2 λεπτά
2. Δημοσκόπηση 15 min
3. Εξηγήστε 20 λεπτά
4. Στερέωση 5 min
5. Εργασία για το σπίτι 2-3 λεπτά
II. Η έρευνα είναι θεμελιώδης:
1. Πηγές φωτός.
2. Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
Καθήκοντα:
1. Σε ηλιόλουστη μέρατο μήκος της σκιάς από έναν κατακόρυφα ρυθμισμένο μετρητή χάρακα είναι 50 cm, και από ένα δέντρο - 6 μ. Ποιο είναι το ύψος του δέντρου;
2. Από πόσο μακριά μπορείτε να δείτε Ο κεκλιμένος πύργος της Πίζας, του οποίου το ύψος είναι 60 m. από τον πύργο Ostankino ύψους περίπου 300 μέτρων; Πόσο απέχει η γραμμή του ορατού ορίζοντα από εσάς σε μια εντελώς ήρεμη θάλασσα;
3. Η διάμετρος της φωτεινής πηγής είναι 20 εκ., η απόστασή της από την οθόνη είναι 2 μ. Σε ποια ελάχιστη απόσταση από την οθόνη πρέπει να τοποθετηθεί μια μπάλα διαμέτρου 8 εκ. ώστε να μην σκιάζει την οθόνη καθόλου, αλλά δίνει μόνο μερική σκιά; Η ευθεία γραμμή που διέρχεται από τα κέντρα της πηγής φωτός και της μπάλας είναι κάθετη στο επίπεδο της οθόνης.
4. Η γιαγιά έψησε ένα Gingerbread Man με διάμετρο 5 cm και το έβαλε να κρυώσει στο περβάζι. Εκείνη τη στιγμή, όταν ο Ήλιος άγγιξε το περβάζι του παραθύρου με το κάτω άκρο του, ο παππούς παρατήρησε ότι η φαινόμενη διάμετρος του Kolobok είναι ακριβώς ίση με τη διάμετρο του Ήλιου. Υπολογίστε την απόσταση από τον Παππού έως το Kolobok.
5. Ένα καθαρό απόγευμα, το φως του ήλιου που δύει εισέρχεται στο δωμάτιο μέσω μιας στενής κάθετης σχισμής στο κλείστρο. Ποιο είναι το σχήμα και το μέγεθος του φωτεινού σημείου στον τοίχο; Το μήκος της σχισμής είναι 18 εκ., το πλάτος είναι 3 εκ., η απόσταση από το παράθυρο στον τοίχο είναι 3 μ. Είναι επίσης γνωστό ότι η απόσταση από τον Ήλιο είναι περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα και η διάμετρός του είναι 1,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα .
Ερωτήσεις:
1. Δώστε παραδείγματα φυσικών πηγών φωτός.
2. Τι είναι μεγαλύτερο: ένα σύννεφο ή η σκιά του;
3. Γιατί μια φωτεινή λάμπα από έναν φακό τσέπης είναι ορατή όλο και χειρότερα καθώς απομακρύνεστε από αυτήν;
4. Γιατί τα χτυπήματα του δρόμου είναι λιγότερο ορατά κατά τη διάρκεια της ημέρας από ό,τι τη νύχτα όταν ο δρόμος φωτίζεται από τους προβολείς των αυτοκινήτων;
5. Με ποιο ζώδιο μπορείς να διαπιστώσεις ότι βρίσκεσαι στο ημίφως κάποιας πηγής φωτός;
6. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι σκιές από τους πλάγιους στύλους ενός ποδοσφαιρικού γκολ αλλάζουν μήκος. Είναι σύντομες κατά τη διάρκεια της ημέρας και μακριές το πρωί και το βράδυ. Αλλάζει το μήκος της σκιάς από την επάνω μπάρα κατά τη διάρκεια της ημέρας;
7. Μπορεί ένας άνθρωπος να τρέξει πιο γρήγορα από τη δική του σκιά;
8. Είναι δυνατή η λήψη μεγεθυμένης εικόνας ενός αντικειμένου χωρίς τη βοήθεια φακού;
III.Αντανάκλαση φωτός στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων. Παραδείγματα:Κατοπτρική και διάχυτη ανάκλαση φωτός (επίδειξη με λέιζερ). Παραδείγματα:Το χιόνι αντανακλά έως και 90% ακτίνες ηλίουπου συμβάλλει στην εντατικοποίηση του χειμερινού κρύου. Ένας επάργυρος καθρέφτης αντανακλά περισσότερο από το 95% των ακτίνων που πέφτουν πάνω του. Σε ορισμένες γωνίες, μαζί με τη διάχυτη ανάκλαση, υπάρχει επίσης μια κατοπτρική αντανάκλαση του φωτός από αντικείμενα (γκλίτερ). Εάν το ίδιο το αντικείμενο δεν είναι πηγή φωτός, τότε το βλέπουμε λόγω της διάχυτης ανάκλασης του φωτός από αυτό.
Νόμος της ανάκλασης φωτός (επίδειξη με οπτική ροδέλα): Η προσπίπτουσα δέσμη, η ανακλώμενη δέσμη και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, που έχουν αποκατασταθεί στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και η γωνία ανάκλασης ίσο με τη γωνίαπτώση.
Μάθημα Φυσικής 7η τάξη «Πηγές φωτός. Ευθύγραμμη διάδοσηΣβέτα. Σχηματισμός σκιάς και σκιάστρου.
WMCPurysheva N.S., Vazheevskaya N.E. "Φυσική 7η τάξη"
Λυμένες εκπαιδευτικές εργασίες (στη δραστηριότητα του μαθητή):
αποκαλύπτω μεγάλη αξίαφως στη ζωή του ανθρώπου, των ζώων και των φυτών.
χαρακτηρίζω διαφορετικά είδηΠηγές φωτός?
δώστε ορισμούς στις έννοιες των σημειακών και εκτεταμένων πηγών.
εισαγάγετε την έννοια ακτίνα φωτός, με βάση το νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
αποκαλύπτουν τις συνθήκες για την απόκτηση σκιάς και μισού, το σχηματισμό ηλιακών και σεληνιακών εκλείψεων.
Τύπος μαθήματος: ένα μάθημα για την ανακάλυψη νέων γνώσεων.
Μορφές μαθητικής εργασίας : ομαδική δουλειά, ατομική δουλειά, ανεξάρτητη εργασία.
Απαιτούμενος τεχνικός εξοπλισμός:
φακοί τσέπης με έναν λαμπτήρα και πολλούς στη σειρά.
αδιαφανή εμπόδια (είχα μπάλες από φελιζόλ σε σταντ από σουβλάκια μαγειρέματος και πλαστελίνη).
οθόνες (λευκό χαρτόνι) .
Σενάριο μαθήματος.
Εισαγωγή στο θέμα.
Δάσκαλος:Στις 20 Μαρτίου 2015, από τον διάδρομο προσγείωσης στο αεροδρόμιο του Μουρμάνσκ, περίπου το μεσημέρι, ένα αεροπλάνο απογειώθηκε με αριστούχους μαθητές, μετά την πτήσηΜουρμάνσκ-Μουρμάνσκ. Αυτή η παράξενη πτήση σχετίζεται με το σημερινό μάθημα. Ποιο γεγονός πιστεύετε ότι συνδέεται με αυτήν την πτήση; Ποιο είναι το θέμα του μαθήματος;
Φοιτητές:κάντε υποθέσεις, καταλήξτε στο συμπέρασμα ότι το γεγονός σχετίζεται με μια έκλειψη, το θέμα του μαθήματος είναι με το φως. Διατυπώστε το θέμα του μαθήματος.
Δάσκαλος: Στις 20 Μαρτίου 2015, μπορούσε να παρατηρηθεί έκλειψη Ηλίου. Το καλύτερο μέροςπαρατηρήσεις από το έδαφος της Ρωσίας, μετά από απομακρυσμένη από την κύρια περιοχήΦραντς Γιόζεφ Λαντς, ήταν η πόληΜούρμανσκ, όπου στις 13:18 τοπική ώρα η μέγιστη φάση του ιδιωτικού ηλιακούέκλειψη. Μαθητές-νικητές της Ολυμπιάδας Φυσικήςανταμείφθηκαν με την ευκαιρία να παρατηρήσουν την έκλειψη από το αεροσκάφος. Πώς συμβαίνουν οι εκλείψεις, θα προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε σήμερα.
Πηγές φωτός. Δουλέψτε σε ζευγάρια.
Δάσκαλος:Σε ποιο θέμα μελετήσαμε Πρόσφατα? (το τελευταίο θέμα που μελετήθηκε είναι «Ηχητικά κύματα»). Ποιες συνθήκες είναι απαραίτητες για να εμφανιστεί ένα ηχητικό κύμα;
Φοιτητές:Ηχητικά κύματα. Για την ανάδυση ηχητικά κύματαχρειάζεται μια πηγή δονήσεων και ένα ελαστικό μέσο.
Δάσκαλος:Το φως χρειάζεται πηγή; Δώστε παραδείγματα πηγών φωτός. Στους πίνακες έχετε κάρτες με εικόνες πηγών. Προσδιορίστε τους τύπους πηγών και τακτοποιήστε τις κάρτες σύμφωνα με την κατάταξή σας.
Δύο μαθητές στον πίνακα με μαγνήτες επισυνάπτουν κάρτες με ταξινόμηση. Τα υπόλοιπα τα γράφω στο τετράδιό μου.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Ο νόμος της ανεξαρτησίας της διάδοσης του φωτός.
Δάσκαλος:Φανταστείτε ότι γυρνάτε από το σχολείο με τον φίλο σας τη Βάσια. Ο σκαντζόχοιρος γύρισε στη γωνία του κτιρίου και η Βάσια δίστασε. Φωνάζεις: «Βάσια!». Και ο φίλος απαντά: «Έρχομαι, έρχομαι». Ταυτόχρονα, ακούς φίλο; Τον βλέπεις; Γιατί συμβαίνει αυτό?
Φοιτητέςκάνουν υποθέσεις.
Δάσκαλος:επιδεικνύει ένα πείραμα που δείχνει την ευθύγραμμη και ανεξάρτητη διάδοση του φωτός (ένα καπνιστό γυάλινο δοχείο, δείκτη λέιζερ). Μπορείτε να προσκαλέσετε δύο μαθητές να βοηθήσουν.
Φοιτητές:να διατυπώσετε τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και την ανεξαρτησία της διάδοσης του φωτός.
Το φως σε ένα οπτικά ομοιογενές μέσο διαδίδεται ευθύγραμμα.
Δάσκαλος:μι
Ο Ευκλείδης το 300 π.Χ. παρατήρησε ότι οι αρχαίοι Αιγύπτιοι το χρησιμοποιούσαν κατά την κατασκευή. Η γεωμετρική έννοια της ακτίνας προέκυψε ως αποτέλεσμα της παρατήρησης της διάδοσης του φωτός.
Μια ακτίνα φωτός είναι μια γραμμή κατά μήκος της οποίας το φως ταξιδεύει από μια πηγή.
Οι ακτίνες φωτός, που τέμνονται, δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και διαδίδονται ανεξάρτητα η μία από την άλλη.
4 . Πρακτική εργασία. Ομαδική δουλειά.
Δάσκαλος:Στη διάθεσή σας υπάρχουν δύο φακοί, μια οθόνη, αδιαφανή εμπόδια. Χρησιμοποιώντας αυτό το σετ, προσδιορίστε πώς σχηματίζεται μια σκιά, τι καθορίζει το μέγεθός της, τον βαθμό σκουρότητας; Έχετε 10 λεπτά για να απαντήσετε σε αυτές τις ερωτήσεις. Μετά από αυτό το διάστημα, κάθε ομάδα παρουσιάζει τα ευρήματά της.
Ένας από τους φακούς περιέχει έναν μικρό λαμπτήρα (υπό όρους μια σημειακή πηγή), ο δεύτερος περιέχει πολλούς λαμπτήρες διατεταγμένους σε μια σειρά (μια υπό όρους εκτεταμένη πηγή).
Φοιτητές:χρησιμοποιώντας την πρώτη σκιά του φακού, αποκτήστε μια καθαρή σκιά στην οθόνη. Παρατηρούν ότι όσο πιο κοντά βρίσκεται ο φακός στο αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της σκιάς. Προσπαθούν να χτίσουν μια εικόνα σκιάς. Παρατηρούν ότι με τη βοήθεια ενός δεύτερου φακού, η σκιά στην οθόνη είναι θολή. Σε μια συγκεκριμένη θέση του φακού και του αντικειμένου, μπορούν να ληφθούν δύο σκιές. Προσπαθούν να χτίσουν μια εικόνα της σκιάς και του μισού και να δώσουν μια εξήγηση για αυτό το αποτέλεσμα.
Στο 
cheniki:σχεδιάστε ένα διάγραμμα του σχηματισμού των σκιών και του μισού.
Δάσκαλος:Ας σχεδιάσουμε μια δέσμη από μια σημειακή πηγή (πείραμα με τον πρώτο φακό) κατά μήκος των ορίων του εμποδίου (ακτίνεςSBΚαιSC). Έχουμε ξεκάθαρα όρια σκιάς στην οθόνη, κάτι που αποδεικνύει τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
Σε πειράματα με δεύτερο φακό (εκτεταμένοπηγή), σχηματίζεται ένας μερικώς φωτισμένος χώρος γύρω από τη σκιά - ημιάνυδρο. Αυτό συμβαίνει όταν η πηγή επεκτείνεται, π.χ. Αποτελείται από πολλές τελείες. Επομένως, υπάρχουν περιοχές στην οθόνη όπου το φως εισέρχεται από ορισμένα σημεία, αλλά όχι από άλλα. Αυτό το πείραμα αποδεικνύει επίσης την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός.
Σχεδιάστε τη διαδρομή των ακτίνων από κόκκινες και μπλε πηγές με χρωματιστά μολύβια. Υποδεικνύετε τις περιοχές της σκιάς και του ημίσερου στην οθόνη από μια αδιαφανή μπάλα. Εξηγήστε γιατί το πείραμα αποδεικνύει την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός;
6. Υπάρχει κάτι να σκεφτείς στο σπίτι.
Δάσκαλος:δείχνει μια κάμερα obscura φτιαγμένο από κουτί. Ερώτηση προς τους μαθητές: Τι είναι;
Φοιτητές:προτείνει κάθε είδους εκδοχές που απέχουν πολύ από την αλήθεια.
Δάσκαλος:αλλά στην πραγματικότητα είναι ο «πρόγονος» της κάμερας. Με αυτό, μπορείτε να πάρετε μια εικόνα και ακόμη και να τραβήξετε μια φωτογραφία, για παράδειγμα, από αυτό το παράθυρο. Κάντε μια κάμερα obscura στο σπίτι και εξηγήστε πώς λειτουργεί.
7. Εργασία για το σπίτι.
1.§ 49-50
κάντε μια κάμερα σκοτεινή, εξηγήστε την αρχή λειτουργίας (σύνδεσμοι για ανάγνωση/προβολή
Εγχειρίδιο φυσικής "Γεωμετρική οπτική".
Ευθύτητα διάδοσης του φωτός.
Εάν ένα αδιαφανές αντικείμενο τοποθετηθεί ανάμεσα στο μάτι και κάποια πηγή φωτός, τότε δεν θα δούμε την πηγή φωτός. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το φως ταξιδεύει σε ευθείες γραμμές σε ένα ομοιογενές μέσο.
Τα αντικείμενα που φωτίζονται από σημειακές πηγές φωτός, όπως ο ήλιος, ρίχνουν καλά καθορισμένες σκιές. Ένας φακός δίνει μια στενή δέσμη φωτός. Στην πραγματικότητα, κρίνουμε τη θέση των αντικειμένων γύρω μας στο διάστημα, υπονοώντας ότι το φως από το αντικείμενο εισέρχεται στο μάτι μας κατά μήκος ευθύγραμμων τροχιών. Ο προσανατολισμός μας σε έξω κόσμοςβασίζεται εξ ολοκλήρου στην υπόθεση της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
Ήταν αυτή η υπόθεση που οδήγησε στην έννοια των ακτίνων φωτός.
ακτίνα φωτόςείναι η ευθεία γραμμή κατά μήκος της οποίας ταξιδεύει το φως.Συμβατικά, μια στενή δέσμη φωτός ονομάζεται δέσμη. Αν δούμε ένα αντικείμενο, αυτό σημαίνει ότι το φως από κάθε σημείο του αντικειμένου εισέρχεται στο μάτι μας. Αν και οι ακτίνες φωτός αναδύονται από κάθε σημείο προς όλες τις κατευθύνσεις, μόνο μια στενή δέσμη από αυτές τις ακτίνες εισέρχεται στο μάτι του παρατηρητή. Εάν ο παρατηρητής μετακινήσει το κεφάλι του λίγο στο πλάι, τότε μια άλλη δέσμη ακτίνων θα πέσει στο μάτι του από κάθε σημείο του αντικειμένου.
Το σχήμα δείχνει τη σκιά που προκύπτει στην οθόνη όταν φωτίζεται από μια σημειακή πηγή φωτός S μιας αδιαφανούς μπάλας Μ.Δεδομένου ότι η μπάλα είναι αδιαφανής, δεν μεταδίδει φως που πέφτει πάνω της. ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια σκιά στην οθόνη. Μια τέτοια σκιά μπορεί να επιτευχθεί σε ένα σκοτεινό δωμάτιο φωτίζοντας την μπάλα με έναν φακό.
Ο νόμος είναι ευθύς γραμμική διάδοση του φωτός : σε ομοιογενή διαφανές περιβάλλοντο φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή.
Η απόδειξη αυτού του νόμου είναι ο σχηματισμός της σκιάς και του μισού.
Στο σπίτι, μπορείτε να εκτελέσετε πολλά πειράματα - αποδείξεις αυτού του νόμου.
Αν θέλουμε να αποτρέψουμε το φως από τη λάμπα να μπει στα μάτια, μπορούμε να τοποθετήσουμε ένα φύλλο χαρτιού ανάμεσα στη λάμπα και τα μάτια, ένα χέρι ή να βάλουμε ένα αμπαζούρ στο φωτιστικό. Αν το φως δεν ταξίδευε σε ευθείες γραμμές, τότε θα μπορούσε να περάσει γύρω από το εμπόδιο και να μπει στα μάτια μας. Για παράδειγμα, είναι αδύνατο να «μπλοκάρουμε» τον ήχο από το χέρι, θα περάσει γύρω από αυτό το εμπόδιο και θα το ακούσουμε.
Έτσι, το περιγραφόμενο παράδειγμα δείχνει ότι το φως δεν περιστρέφεται γύρω από το εμπόδιο, αλλά διαδίδεται σε ευθεία γραμμή.
Ας πάρουμε τώρα μια μικρή πηγή φωτός, για παράδειγμα, έναν φακό S. Ας τοποθετήσουμε την οθόνη σε κάποια απόσταση από αυτήν, δηλαδή το φως χτυπά κάθε σημείο της. Εάν ένα αδιαφανές σώμα, όπως μια μπάλα, τοποθετηθεί μεταξύ μιας σημειακής πηγής φωτός S και της οθόνης, τότε στην οθόνη θα δούμε μια σκοτεινή εικόνα των περιγραμμάτων αυτού του σώματος - μαύρος κύκλος, δεδομένου ότι πίσω του σχηματίστηκε μια σκιά - ένας χώρος όπου το φως από την πηγή S δεν πέφτει. Εάν το φως δεν διαδιδόταν σε ευθεία γραμμή και η δέσμη δεν θα ήταν ευθεία γραμμή, τότε η σκιά μπορεί να μην σχηματιστεί ή θα είχε διαφορετικό σχήμα και μέγεθος.
Αλλά μια σαφώς περιορισμένη σκιά, η οποία αποκτάται στην περιγραφόμενη εμπειρία, δεν βλέπουμε πάντα στη ζωή. Μια τέτοια σκιά σχηματίστηκε επειδή χρησιμοποιήσαμε ως πηγή φωτός μια λάμπα, οι διαστάσεις της οποίας είναι πολύ μικρότερες από την απόσταση από αυτήν μέχρι την οθόνη.
Εάν, ως πηγή φωτός, πάρουμε μια μεγάλη, σε σύγκριση με ένα εμπόδιο, λάμπα, οι διαστάσεις της σπείρας του οποίου είναι συγκρίσιμες με την απόσταση από αυτήν στην οθόνη, τότε σχηματίζεται επίσης ένας μερικώς φωτισμένος χώρος γύρω από τη σκιά του οθόνη - ημίφως .
Ο σχηματισμός της μισοφέγγας δεν έρχεται σε αντίθεση με τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, αλλά, αντίθετα, τον επιβεβαιώνει. Άλλωστε, σε αυτή η υπόθεσηη φωτεινή πηγή δεν μπορεί να θεωρηθεί ως σημειακή πηγή. Αποτελείται από πολλά σημεία και καθένα από αυτά εκπέμπει ακτίνες. Επομένως, υπάρχουν περιοχές στην οθόνη στις οποίες το φως από ορισμένα σημεία της πηγής χτυπά, αλλά από άλλα όχι. Έτσι, αυτές οι περιοχές της οθόνης φωτίζονται μόνο εν μέρει, και σχηματίζεται ημίφως. Κανένα φως δεν εισέρχεται στην κεντρική περιοχή της οθόνης από κανένα σημείο της λάμπας, υπάρχει μια πλήρης σκιά.
Προφανώς, αν το μάτι μας ήταν στην περιοχή της σκιάς, τότε δεν θα βλέπαμε την πηγή φωτός. Από το μισοφέγγαρο, θα βλέπαμε μέρος της λάμπας. Αυτό παρατηρούμε κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής ή σεληνιακής έκλειψης.
Και η τελευταία εμπειρία. Τοποθετήστε ένα κομμάτι χαρτόνι στο τραπέζι και κολλήστε δύο καρφίτσες σε αυτό, σε απόσταση λίγων εκατοστών μεταξύ τους. Ανάμεσα σε αυτές τις καρφίτσες, κολλήστε άλλες δύο ή τρεις καρφίτσες, έτσι ώστε, κοιτάζοντας μια από τις ακραίες, να βλέπετε μόνο αυτήν και οι υπόλοιπες καρφίτσες να κλείνονται από τη θέα μας από αυτήν. Αφαιρέστε τις καρφίτσες, στερεώστε τον χάρακα στα σημάδια στο χαρτόνι από τις δύο ακραίες καρφίτσες και τραβήξτε μια ευθεία γραμμή. Πώς είναι τα σημάδια από άλλες καρφίτσες σε σχέση με αυτήν την ευθεία;
Η ευθύτητα της διάδοσης του φωτός χρησιμοποιείται όταν κρέμονται ευθείες γραμμές στην επιφάνεια της γης και υπόγεια στο μετρό, κατά τον προσδιορισμό αποστάσεων στην ξηρά, στη θάλασσα και στον αέρα. Όταν η ευθύτητα των προϊόντων ελέγχεται κατά μήκος της οπτικής γραμμής, τότε χρησιμοποιείται και πάλι η ευθύτητα της διάδοσης του φωτός.
Είναι πολύ πιθανό ότι η ίδια η έννοια της ευθείας γραμμής προέκυψε από την ιδέα της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
optika8.narod.ru
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός
Το φως σε ένα ομοιογενές μέσο διαδίδεται ευθύγραμμα. Η απόδειξη του νόμου είναι ο σχηματισμός σκιάς και μισοφύγματος.
Ο νόμος της ανεξαρτησίας των ακτίνων φωτός
Η διάδοση των ακτίνων φωτός στο μέσο συμβαίνει ανεξάρτητα η μία από την άλλη.
Η προσπίπτουσα δέσμη, η ανακλώμενη δέσμη και η κάθετη στο σημείο πρόσπτωσης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.
Οι προσπίπτουσες και οι διαθλασμένες ακτίνες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με την κάθετο στο σημείο πρόσπτωσης προς το όριο. Ο λόγος του ημιτόνου της γωνίας πρόσπτωσης προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης είναι μια σταθερή τιμή για τα δύο δεδομένα μέσα.
Όταν το φως περνά από ένα οπτικά πυκνότερο μέσο (με υψηλό δείκτη διάθλασης) σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό, ξεκινώντας από μια ορισμένη γωνία πρόσπτωσης, δεν θα υπάρχει διαθλασμένη δέσμη. Το φαινόμενο ονομάζεται πλήρης προβληματισμός.Η μικρότερη γωνία από την οποία αρχίζει η ολική ανάκλαση ονομάζεται περιοριστική γωνία ολικής ανάκλασης.Για όλα υψηλές γωνίεςεπίπτωση, το διαθλασμένο κύμα απουσιάζει.
α) υπάρχει διαθλασμένη ακτίνα. β) περιοριστική γωνία ανάκλασης. γ) δεν υπάρχει διαθλασμένη δέσμη.
Όταν ακτίνες διαφορετικού μήκους κύματος διέρχονται από ένα πρίσμα, εκτρέπονται σε διαφορετικές γωνίες. Φαινόμενο διασποράσχετίζεται με την εξάρτηση του δείκτη διάθλασης του μέσου από τη συχνότητα της διάδοσης ακτινοβολίας.
Το φαινόμενο της διασποράς οδηγεί στο σχηματισμό ουράνιου τόξου λόγω της διάθλασης των ακτίνων του ήλιου στις μικρότερες σταγονίδια νερού κατά τη διάρκεια της βροχής.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός εξηγεί το σχηματισμό μιας σκιάς
- Οταν εσύπαίζωκρυφτείς και αναζητάς ή ξεκινάς «ηλιαχτίδες», τότε, χωρίς να το υποψιάζεσαι, χρησιμοποιείς τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Ας μάθουμε τι είναι αυτός ο νόμος και ποια φαινόμενα εξηγεί.
1. Μαθαίνοντας να ξεχωρίζεις μεταξύ δοκού προξενητή και δοκού προξενητή
Για να παρατηρήσουμε τις δέσμες φωτός, δεν χρειαζόμαστε ειδικό εξοπλισμό (Εικ. 3.12).
Αρκεί, για παράδειγμα, να μετακινήσετε χαλαρά τις κουρτίνες στο δωμάτιο μια καθαρή ηλιόλουστη μέρα, να ανοίξετε την πόρτα από ένα φωτισμένο δωμάτιο σε έναν σκοτεινό διάδρομο ή να ανάψετε έναν φακό στο σκοτάδι.
Ρύζι. 3. 12. Τις συννεφιασμένες μέρες, ακτίνες ηλιακού φωτός διαπερνούν τα σπασίματα στα σύννεφα.
Οι δέσμες φωτός στην πρώτη περίπτωση περνούν στο δωμάτιο μέσω του κενού μεταξύ των κουρτινών, στη δεύτερη περίπτωση πέφτουν στο πάτωμα μέσω της πόρτας. Στην τελευταία περίπτωση, το φως από τον λαμπτήρα κατευθύνεται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση από τον ανακλαστήρα του φακού. Οι δέσμες φωτός σε καθεμία από αυτές τις περιπτώσεις σχηματίζουν φωτεινά φωτεινά σημεία στα αντικείμενα που φωτίζονται από αυτές.
ΣΕ πραγματική ζωήέχουμε να κάνουμε μόνο με δέσμες φωτός, αν και, βλέπετε, συνηθίζεται περισσότερο να λέμε: μια αχτίδα του ήλιου, μια ακτίνα ενός προβολέα, μια πράσινη ακτίνα κ.λπ.
Στην πραγματικότητα, από τη σκοπιά της φυσικής, θα ήταν σωστό να πούμε: μια δέσμη ηλιακού φωτός, μια δέσμη πράσινων ακτίνων κλπ. Αλλά για μια σχηματική αναπαράσταση δέσμες φωτός, χρησιμοποιούνται ακτίνες φωτός (Εικ. 3.13).
- ακτίνα φωτόςείναι μια γραμμή που δείχνει την κατεύθυνση διάδοσης της φωτεινής δέσμης.
Ρύζι. 3.13. Σχηματική αναπαράστασηδέσμες φωτός με χρήση ακτίνων φωτός: α - παράλληλη δέσμη φωτός. β - αποκλίνουσα δέσμη φωτός. γ - συγκλίνουσα δέσμη φωτός
Ρύζι. 3.14. Ένα πείραμα που δείχνει την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός
2. Είμαστε πεπεισμένοι για την ευθύτητα της διάδοσης του φωτός
Ας κάνουμε ένα πείραμα. Ας τακτοποιήσουμε σε σειρά μια πηγή φωτός, πολλά φύλλα χαρτονιού με στρογγυλές οπές (περίπου 5 mm σε διάμετρο) και μια οθόνη. Ας τοποθετήσουμε τα φύλλα χαρτονιού με τέτοιο τρόπο ώστε να εμφανίζεται ένα ελαφρύ σημείο στην οθόνη (Εικ. 3.14). Αν τώρα πάρουμε, για παράδειγμα, μια βελόνα πλεξίματος και την τεντώσουμε μέσα από τις τρύπες, τότε η βελόνα πλεξίματος θα περάσει εύκολα μέσα από αυτές, δηλαδή, θα αποδειχθεί ότι οι τρύπες βρίσκονται στην ίδια ευθεία γραμμή.
Αυτή η εμπειρία καταδεικνύει τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, που καθιερώθηκε στην αρχαιότητα. Ο αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Ευκλείδης έγραψε για αυτόν πάνω από 2500 χρόνια πριν. Παρεμπιπτόντως, στη γεωμετρία, οι έννοιες μιας ακτίνας και μιας ευθείας γραμμής προέκυψαν με βάση την έννοια των ακτίνων φωτός.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός: σε ένα διαφανές ομοιογενές μέσο, το φως διαδίδεται ευθύγραμμα.
Ρύζι. 3.15. Η αρχή λειτουργίας ενός ηλιακού ρολογιού βασίζεται στο γεγονός ότι η σκιά από ένα κατακόρυφα τοποθετημένο αντικείμενο, που φωτίζεται από τον ήλιο, αλλάζει το μήκος και τη θέση του κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Ρύζι. 3.16 Σχηματισμός συνολικής σκιάς O 1 από αντικείμενο O που φωτίζεται από σημειακή πηγή φωτός S
3. Μάθετε τι είναι η πλήρης σκιά και η μερική απόχρωση
Η ευθύγραμμη διάδοση του φωτός μπορεί να εξηγήσει το γεγονός ότι κάθε αδιαφανές σώμα που φωτίζεται από μια πηγή φωτός ρίχνει μια σκιά (Εικ. 3.15).
Εάν η πηγή φωτός σε σχέση με το θέμα είναι ένα σημείο, τότε η σκιά από το θέμα θα είναι καθαρή. Στην περίπτωση αυτή, μιλούν για πλήρη σκιά (Εικ. 3.16).
- Ολική σκιά είναι εκείνη η περιοχή του χώρου που δεν χτυπιέται από το φως από μια πηγή φωτός.
Εάν το σώμα φωτίζεται από πολλές σημειακές πηγές φωτός ή μια εκτεταμένη πηγή, τότε στην οθόνη σχηματίζεται μια σκιά με ασαφή περιγράμματα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν δημιουργείται μόνο μια πλήρης σκιά, αλλά και μια μισοφέγγα (Εικ. 3.17).
- Το Penumbra είναι μια περιοχή του χώρου που φωτίζεται από μερικές από τις πολλές διαθέσιμες σημειακές πηγές φωτός ή μέρος μιας εκτεταμένης πηγής.
Παρατηρούμε το σχηματισμό μιας ολικής σκιάς και ημισφαίρου σε κοσμική κλίμακα κατά τη διάρκεια σεληνιακών (Εικ. 3.18) και ηλιακών (Εικ. 3.19) εκλείψεων. Σε εκείνα τα μέρη της Γης όπου έπεσε η πλήρης σκιά της Σελήνης, παρατηρείται ολική έκλειψη Ηλίου, σε μέρη μερικής σκιάς - μερική έκλειψη Ήλιου.
Ρύζι. 3.17. Ο σχηματισμός μιας ολικής σκιάς O1 και ενός μισογύνου O2 από ένα αντικείμενο O που φωτίζεται από μια εκτεταμένη πηγή φωτός S
Σε ένα διαφανές ομοιογενές μέσο, το φως διαδίδεται ευθύγραμμα. Η γραμμή που δείχνει την κατεύθυνση διάδοσης μιας δέσμης φωτός ονομάζεται δέσμη φωτός.
Ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι το φως διαδίδεται σε ευθεία γραμμή, τα αδιαφανή σώματα ρίχνουν μια σκιά ( πλήρης σκιάκαι ημισφαίριο). Μια ολική σκιά είναι μια περιοχή του χώρου στην οποία δεν πέφτει το φως από μια πηγή(ες) φωτός. Το Penumbra είναι μια περιοχή του χώρου που φωτίζεται από μερικές από τις πολλές διαθέσιμες σημειακές πηγές φωτός ή μέρος μιας εκτεταμένης πηγής.
Κατά τη διάρκεια των ηλιακών και μηνιαίων εκλείψεων, παρατηρούμε το σχηματισμό σκιών και μισοφύτων σε κοσμική κλίμακα.
1. Τι ονομάζεται δέσμη φωτός;
2. Ποιος είναι ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός;
3. Ποια πειράματα μπορούν να αποδείξουν την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός;
4. Ποια φαινόμενα επιβεβαιώνουν την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός;
5. Κάτω από ποιες συνθήκες το αντικείμενο θα σχηματίσει μόνο πλήρη σκιά και υπό ποιες συνθήκες θα σχηματίσει πλήρη σκιά και μερική σκιά;
6. Κάτω από ποιες συνθήκες συμβαίνουν οι εκλείψεις Ηλίου και Σελήνης;
1. Κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης ηλίου, η σκιά και η μισοφέγγα της Σελήνης σχηματίζονται στην επιφάνεια της Γης (Εικόνα α). Εικόνες b, c, d - φωτογραφίες αυτής της ηλιακής έκλειψης που λαμβάνονται από διαφορετικά σημεία της Γης. Ποια φωτογραφία τραβήχτηκε στο σημείο I στο σχήμα α; στο σημείο 2; στο σημείο 3;
2. Ένας αστροναύτης, ενώ βρίσκεται στη Σελήνη, παρατηρεί τη Γη. Τι θα δει ο αστροναύτης τη στιγμή που θα γεμίσει η Γη έκλειψη σελήνης? μερική έκλειψη Σελήνης;
3. Πώς πρέπει να φωτίζεται το χειρουργείο ώστε η σκιά από τα χέρια του χειρουργού να μην κρύβει το χειρουργικό πεδίο;
4. Γιατί ένα αεροπλάνο που πετά σε μεγάλο ύψος δεν σχηματίζει σκιά ακόμα και μια ηλιόλουστη μέρα;
1. Τοποθετήστε την οθόνη σε απόσταση 30-40 cm από ένα αναμμένο κερί ή επιτραπέζιο φωτιστικό. Τοποθετήστε ένα μολύβι οριζόντια ανάμεσα στην οθόνη και το κερί. Αλλάζοντας την απόσταση μεταξύ του μολυβιού και του κεριού, παρατηρήστε τις αλλαγές που γίνονται στην οθόνη. Περιγράψτε και εξηγήστε τις παρατηρήσεις σας.
2. Προτείνετε έναν τρόπο να ελέγξετε εάν μια γραμμή που σχεδιάστηκε στο χαρτόνι είναι ευθεία χρησιμοποιώντας καρφίτσες.
3. Σταθείτε το βράδυ κοντά σε ένα φωτιστικό δρόμου. Ρίξτε μια προσεκτική ματιά στη σκιά σας. Εξηγήστε τα αποτελέσματα της παρατήρησης.
Χάρκοβο Εθνικό Πανεπιστήμιοραδιοηλεκτρονική (KhNURE), που ιδρύθηκε το 1930, για τη συγκέντρωση του επιστημονικού, τεχνικού και επιστημονικού και παιδαγωγικού δυναμικού στον τομέα της ραδιοηλεκτρονικής, των τηλεπικοινωνιών, Τεχνολογίες πληροφορικήςκαι η τεχνολογία υπολογιστών δεν έχει αντίστοιχη στην Ουκρανία και τις χώρες της ΚΑΚ.
Τα μοναδικά επιστημονικά αποτελέσματα της εργασίας πανεπιστημιακών επιστημόνων συνέβαλαν στην ανάπτυξη δεκάδων νέων επιστημονικών τομέων, διασφαλίζοντας την προτεραιότητα της εγχώριας επιστήμης σε μια σειρά σημαντικών τομέων της εθνικής οικονομίας και του αμυντικού τομέα. Πρώτα απ 'όλα, αυτό αφορά τη μελέτη του διαστήματος κοντά στη Γη. Χάρη στα συμπλέγματα μέτρησης που δημιούργησαν οι επιστήμονες του πανεπιστημίου, τα οποία δεν έχουν ανάλογα στις χώρες της ΚΑΚ, καταρτίστηκε ο πληρέστερος κατάλογος σωματιδίων μετεωρίτη στον κόσμο στο διάστημα κοντά στη Γη, πραγματοποιήθηκε δέσμευση υψηλής ακρίβειας κατά την εκτόξευση του πρώτου Ο ουκρανικός δορυφόρος Sich-1, και ένα παγκόσμιο μοντέλο τεχνολογικών ακαθαρσιών στη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα κατασκευάστηκε η Γη.
Η φυσικη. Βαθμός 7: Εγχειρίδιο / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X .: Εκδοτικός οίκος "Ranok", 2007. - 192 σελ.: ill.
Εάν έχετε διορθώσεις ή προτάσεις για αυτό το μάθημα, γράψτε μας.
Αν θέλετε να δείτε άλλες διορθώσεις και προτάσεις για μαθήματα, δείτε εδώ - Εκπαιδευτικό Φόρουμ.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Ταχύτητα φωτός και μέθοδοι μέτρησής του.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
Το φως σε ένα ομοιογενές μέσο διαδίδεται ευθύγραμμα.
ακτίνα- τμήμα ευθείας γραμμής που δείχνει την κατεύθυνση διάδοσης του φωτός. Η έννοια της ακτίνας εισήχθη από τον Ευκλείδη (η γεωμετρική ή οπτική ακτίνων είναι ένα τμήμα της οπτικής που μελετά τους νόμους της διάδοσης του φωτός με βάση την έννοια της ακτίνας, χωρίς να λαμβάνει υπόψη τη φύση του φωτός).
Η ευθύτητα της διάδοσης του φωτός εξηγεί το σχηματισμό σκιών και μισοφύτων.
Με ένα μικρό μέγεθος πηγής (η πηγή βρίσκεται σε απόσταση σε σύγκριση με την οποία το μέγεθος της πηγής μπορεί να παραμεληθεί), λαμβάνεται μόνο μια σκιά (μια περιοχή του χώρου στην οποία δεν πέφτει το φως).
Όταν η πηγή φωτός είναι μεγάλη (ή εάν η πηγή είναι κοντά στο θέμα), δημιουργούνται μη ευκρινείς σκιές (σκιά και μισοφέγγαρα).
Στην αστρονομία, η εξήγηση των εκλείψεων.
Οι δέσμες φωτός διαδίδονται ανεξάρτητα η μία από την άλλη.Για παράδειγμα, περνώντας το ένα από το άλλο, δεν επηρεάζουν την αμοιβαία διάδοση.
Οι δέσμες φωτός είναι αναστρέψιμες,δηλ., εάν ανταλλάξετε την πηγή φωτός και την εικόνα που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας οπτικό σύστημα, τότε η πορεία των ακτίνων δεν θα αλλάξει από αυτό.
Ταχύτητα φωτός και μέθοδοι μέτρησής του.
Οι πρώτες προτάσεις του Galileo: ένα φανάρι και ένας καθρέφτης τοποθετούνται στις κορυφές δύο βουνών. γνωρίζοντας την απόσταση μεταξύ των βουνών και μετρώντας το χρόνο διάδοσης, μπορεί κανείς να υπολογίσει την ταχύτητα του φωτός.
Αστρονομική μέθοδος μέτρησης της ταχύτητας του φωτός
Πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Δανό Olaf Roemer το 1676. Όταν η Γη έφτασε πολύ κοντά στον Δία (σε απόσταση L1), το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο εμφανίσεων του δορυφόρου Io αποδείχθηκε ότι ήταν 42 ώρες 28 λεπτά. Πότε η Γη απομακρύνθηκε από τον Δία; L2, ο δορυφόρος άρχισε να φεύγει από τη σκιά του Δία για 22 λεπτά. αργότερα. Εξήγηση του Roemer: Αυτή η καθυστέρηση οφείλεται στην επιπλέον απόσταση που διανύει το φως. ? μεγάλο= μεγάλο 2 – μεγάλο 1 .
εργαστηριακή μέθοδομέτρηση της ταχύτητας του φωτός
Μέθοδος Fizeau(1849). Το φως πέφτει σε μια ημιδιαφανή πλάκα και αντανακλάται καθώς περνά μέσα από έναν περιστρεφόμενο γρανάζι. Η ακτίνα που ανακλάται από τον καθρέφτη μπορεί να φτάσει στον παρατηρητή μόνο αφού περάσει ανάμεσα στα δόντια. Εάν γνωρίζετε την ταχύτητα περιστροφής του γραναζιού, την απόσταση μεταξύ των δοντιών και την απόσταση μεταξύ του τροχού και του καθρέφτη, τότε μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα του φωτός.
Μέθοδος Φουκώ- αντί για οδοντωτό τροχό, ένα περιστρεφόμενο οκταγωνικό πρίσμα καθρέφτη.
c=313.000 km/s.
Επί του παρόντος, αντί για μηχανικά διαχωριστικά φωτεινή ροήΧρησιμοποιούνται οπτοηλεκτρονικά (κελί Kerr - ένας κρύσταλλος, η οπτική διαφάνεια του οποίου ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος της ηλεκτρικής τάσης).
Μπορείτε να μετρήσετε τη συχνότητα των ταλαντώσεων του κύματος και ανεξάρτητα - το μήκος κύματος (ιδιαίτερα βολικό στην περιοχή ραδιοφώνου) και στη συνέχεια να υπολογίσετε την ταχύτητα του φωτός χρησιμοποιώντας τον τύπο.
Σύμφωνα με σύγχρονα δεδομένα, στο κενό c=(299792456,2 ± 0,8) m/s.
Εφαρμογή του νόμου της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.; Κάμερα pinhole
Α. Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός: ιστορία, διατύπωση, εφαρμογή.
1. Σχηματισμός σκιάς και σκιάστρου.
2. Ηλιακή έκλειψη.
3. Έκλειψη Σελήνης.
"Κάμερα με οπή"
Το camera obscura είναι ένα σκοτεινό δωμάτιο (κουτί) με μια μικρή τρύπα σε έναν από τους τοίχους του, μέσω της οποίας το φως εισέρχεται στο δωμάτιο, ως αποτέλεσμα του οποίου καθίσταται δυνατή η λήψη εικόνας εξωτερικών αντικειμένων.
Η εποχή που εφευρέθηκε το camera obscura και σε ποιον ανήκει η ίδια η ιδέα δεν είναι ακριβώς γνωστά.
Οι αναφορές στο camera obscura χρονολογούνται στον 5ο αιώνα π.Χ. μι. - Ο Κινέζος φιλόσοφος Mi Ti περιέγραψε την εμφάνιση μιας εικόνας στον τοίχο ενός σκοτεινού δωματίου. Αναφορές στο camera obscura συναντάμε και στον Αριστοτέλη.
Ο Άραβας φυσικός και μαθηματικός του 10ου αιώνα, Ibn Al-Haytham (Alkhazen), μελετώντας το camera obscura, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η διάδοση του φωτός είναι γραμμική. Πιθανότατα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε μια κάμερα obscura για σκίτσο από τη ζωή.
Το 1686, ο Johannes Zahn σχεδίασε μια φορητή κάμερα obscura εξοπλισμένη με έναν καθρέφτη 45° που πρόβαλλε μια εικόνα σε μια ματ, οριζόντια πλάκα, επιτρέποντας στους καλλιτέχνες να μεταφέρουν τοπία σε χαρτί.
Η ανάπτυξη του camera obscura πήρε δύο δρόμους. Η πρώτη κατεύθυνση είναι η δημιουργία φορητών καμερών.
Πολλοί καλλιτέχνες χρησιμοποίησαν το camera obscura για να δημιουργήσουν τα έργα τους - τοπία, πορτρέτα, καθημερινά σκίτσα. Camera obscura εκείνης της εποχής ήταν μεγάλα κουτιά με ένα σύστημα καθρεφτών για να εκτρέπουν το φως.
Συχνά, χρησιμοποιήθηκε ένας φακός αντί για μια απλή τρύπα, η οποία κατέστησε δυνατή τη σημαντική αύξηση της φωτεινότητας και της ευκρίνειας της εικόνας.
Με την ανάπτυξη της οπτικής, οι φακοί έγιναν πιο περίπλοκοι και μετά την εφεύρεση των φωτοευαίσθητων υλικών κάμερα σκοτεινήγίνονται κάμερες.
Η δεύτερη κατεύθυνση στην ανάπτυξη του camera obscura είναι η δημιουργία ειδικών δωματίων.
Παλαιότερα και τώρα, τέτοια δωμάτια χρησιμοποιούνται για ψυχαγωγία και εκπαίδευση.
Ωστόσο, επί του παρόντος, ορισμένοι φωτογράφοι χρησιμοποιούν το λεγόμενο " τοίχους» - κάμερες με μικρή τρύπα αντί για φακό. Οι εικόνες που λαμβάνονται με αυτές τις κάμερες χαρακτηρίζονται από ένα περίεργο απαλό μοτίβο, τέλεια γραμμική προοπτική και μεγάλο βάθος πεδίου.
Κάμερες εγκαθίστανται στις στέγες και προβάλλουν τη θέα από αυτές σε τέτοιες «πλάκες».
Προβολή περιεχομένου εγγράφου
"Εκλείψεις Σελήνης και Ηλίου"
Σεληνιακός και ηλιακές εκλείψεις.
Όταν η Σελήνη κρύβει πλήρως ή μερικώς τον Ήλιο κατά την κίνησή του γύρω από τη Γη, συμβαίνει μια έκλειψη Ηλίου. Κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης ηλίου, η Σελήνη καλύπτει ολόκληρο τον δίσκο του Ήλιου (αυτό είναι δυνατό λόγω του γεγονότος ότι οι φαινομενικές διαμέτρους της Σελήνης και της Γης είναι ίδιες). Μια ολική έκλειψη Ηλίου μπορεί να φανεί από αυτά τα πλεονεκτήματα. η επιφάνεια της γης, όπου περνά η ζώνη πλήρους φάσης. Και στις δύο πλευρές της συνολικής ζώνης φάσης, συμβαίνει μια μερική έκλειψη του Ήλιου, κατά την οποία η Σελήνη κρύβει όχι ολόκληρο τον ηλιακό δίσκο, αλλά μόνο ένα μέρος του.
Παρατηρείται μια μερική έκλειψη ηλίου από εκείνα τα σημεία στην επιφάνεια της γης, που καλύπτει τον αποκλίνοντα κώνο της σεληνιακής χερσονήσου.
Μια ολική έκλειψη Ηλίου που μπορούσε να παρατηρηθεί από το έδαφος της Ρωσίας συνέβη στις 9 Μαρτίου 1997 (Ανατολική Σιβηρία). Το μεγαλύτερο μέρος του έτους γίνονται 2 ηλιακές και 2 σεληνιακές εκλείψεις. Υπήρξαν 7 εκλείψεις το 1982 - 4 μερικές ηλιακές και 3 ολικές σεληνιακές.
Δεν μπορεί κάθε νέα σελήνη να έχει ηλιακή έκλειψη, αφού το επίπεδο στο οποίο η Σελήνη κινείται γύρω από τη Γη έχει κλίση προς το επίπεδο της εκλειπτικής (η κίνηση του Ήλιου) υπό γωνία περίπου ίση με πέντε μοίρες. Στη Μόσχα, η επόμενη ολική έκλειψη ηλίου θα παρατηρηθεί στις 16 Οκτωβρίου 2126. Μια ολική έκλειψη Ηλίου συνήθως διαρκεί 2-3 λεπτά. Στις 11 Αυγούστου 1999, μια ολική έκλειψη ηλίου πέρασε από την Κριμαία και την Υπερκαυκασία.
Οι ηλιακές εκλείψεις αποδεικνύουν την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός.
Εάν η Σελήνη, κατά την περιστροφή της γύρω από τη Γη, πέσει στη σκιά που ρίχνει η γη, τότε παρατηρείται έκλειψη Σελήνης. Κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης σελήνης, ο σεληνιακός δίσκος παραμένει ορατός, αλλά παίρνει τη συνήθη σκούρα κόκκινη απόχρωση του. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από τη διάθλαση των ακτίνων μέσα ατμόσφαιρα της γης. Διαθλασμένη στην ατμόσφαιρα της γης, η ηλιακή ακτινοβολία εισέρχεται στον κώνο της σκιάς της γης και φωτίζει το φεγγάρι.
Θα υπάρξει ολική έκλειψη Ηλίου στη σκιώδη περιοχή της Γης. Γύρω από τη σκιά στη Γη θα υπάρχει μια περιοχή μισοφέγγαρου. Θα υπάρξει μερική έκλειψη ηλίου σε αυτή τη θέση στη Γη.
Κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης ηλίου, σκοτεινιάζει γρήγορα. Η θερμοκρασία του αέρα πέφτει, ακόμη και η δροσιά εμφανίζεται και ο μαύρος δίσκος του Ήλιου είναι ορατός στον ουρανό με ένα μαργαριτάρι-γκρι στέμμα να λάμπει γύρω του.
Στο παρελθόν ασυνήθιστη θέαΤο φεγγάρι και ο ήλιος κατά τις εκλείψεις τρομοκρατούσαν τους ανθρώπους. Οι ιερείς, γνωρίζοντας για την επανάληψη αυτών των φαινομένων, τα χρησιμοποιούσαν για να υποτάξουν και να εκφοβίσουν τους ανθρώπους, αποδίδοντας τις εκλείψεις σε υπερφυσικές δυνάμεις.
Το φως της ημέρας εξασθενεί τόσο πολύ που μερικές φορές μπορείτε να δείτε στον ουρανό φωτεινά αστέριακαι πλανήτες. Πολλά φυτά τυλίγουν τα φύλλα τους.
Δώστε γραπτές απαντήσεις στις παρακάτω ερωτήσεις:
1. Επιλέξτε από τις προτεινόμενες απαντήσεις, ποιες κινήσεις της Γης και της Σελήνης γνωρίζετε;
Η γη κινείται γύρω από τον άξονά της και γύρω από τον ήλιο.
Το φεγγάρι περιστρέφεται μόνο γύρω από τον άξονά του.
Το φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από τη γη και τον άξονά της.
Η Σελήνη και η Γη περιστρέφονται μόνο γύρω από τον Ήλιο.
2. Αν η Σελήνη κατά την κίνησή της βρίσκεται ανάμεσα στη Γη και τον Ήλιο, τότε θα ρίξει σκιά στη Γη. Συνεχίστε την πορεία των ακτίνων του ήλιου και σκιαγραφήστε τον σχηματισμό της περιοχής της σκιάς και της μερικής σκιάς.
4. Σκεφτείτε το σχέδιο που λάβατε και εξηγήστε γιατί, εκτός από τη σκιά, σχηματίζεται και μια μισοφέγγα.
5. Βρείτε τη διαφορά μεταξύ ολικής και μερικής έκλειψης Ηλίου (χρησιμοποιήστε το διάγραμμα που λάβατε).
6. Τι μπορεί να δει ένας άνθρωπος στη γη από μια ολική έκλειψη Ηλίου;
7. Με βάση τις προηγούμενες απαντήσεις, συμπληρώστε τη σκέψη: «Η έκλειψη ηλίου συμβαίνει όταν. »
8. Ποιο μοτίβο διάδοσης του φωτός εξηγεί τις ηλιακές εκλείψεις;
Προβολή περιεχομένου παρουσίασης
"Μάθημα #2"
«Εφαρμογή του νόμου της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Κάμερα Pinhole"
Ω κόσμος! Είσαι ένα θαύμα θαυμάτων Και κεντρίζεις το ενδιαφέρον. Πάνω από μία φορά θα απασχολήσετε το μυαλό των ανθρώπων με τη θεωρία σας.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός:
Για πρώτη φορά ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός διατυπώθηκε τον ΙΙΙ αιώνα. ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ. ο αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Ευκλείδης. Με τον όρο ευθύτητα διάδοσης του φωτός, εννοούσε την ευθύτητα των ακτίνων φωτός. Ο ίδιος ο Ευκλείδης, όμως, ταύτισε τις ακτίνες του φωτός με τις «οπτικές ακτίνες», οι οποίες υποτίθεται ότι έβγαιναν από τα μάτια ενός ατόμου και, ως αποτέλεσμα της «αίσθησης» των αντικειμένων, καθιστούσαν δυνατή τη θέαση των τελευταίων. Αυτή η άποψη ήταν ευρέως διαδεδομένη στο αρχαίος κόσμος. Ωστόσο, ήδη ο Αριστοτέλης ρώτησε: «Αν η όραση εξαρτιόταν από το φως που προέρχεται από τα μάτια, όπως από ένα φανάρι, τότε γιατί να μην βλέπουμε στο σκοτάδι;» Τώρα ξέρουμε ότι δεν υπάρχουν «οπτικές ακτίνες» και βλέπουμε όχι επειδή κάποιες ακτίνες βγαίνουν από τα μάτια μας, αλλά το αντίστροφο, επειδή το φως από διάφορα αντικείμενα εισέρχεται στα μάτια μας.
Το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή στο διάστημα .
Κάτω από τη δέσμη φωτός σύγχρονη φυσικήκατανοούν μια αρκετά στενή δέσμη φωτός, η οποία στην περιοχή στην οποία μελετάται η διάδοσή της, μπορεί να θεωρηθεί ότι δεν αποκλίνει. Αυτό φυσική δέσμη φωτός . Διακρίνουν επίσης μαθηματική (γεωμετρική) ακτίνα — είναι η γραμμή κατά μήκος της οποίας ταξιδεύει το φως. Θα χρησιμοποιήσουμε αυτήν την έννοια.
Εφόσον το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή, όταν συναντά αδιαφανή αντικείμενα, σχηματίζεται μια σκιά. Η περιοχή όπου δεν φτάνει το φως ονομάζεται σκιά.. Εάν η πηγή φωτός είναι μικρή, η σκιά που ρίχνει το αντικείμενο έχει καθαρά περιγράμματα, εάν είναι μεγάλη, είναι θολή. Η μετάβαση από το φως στη σκιά ονομάζεται ημισφαίρα.: μόνο μέρος του εκπεμπόμενου φωτός εισέρχεται εδώ.
Εργαστηριακή εργασία: "Σχηματισμός σκιάς και μισοφύγματος"
Στόχος:μάθε να βγάζεις σκιά και σκιά στην οθόνη.
Εξοπλισμός: 2 κεριά, μια μπάλα σε βάση ή οποιοδήποτε αδιαφανές σώμα. οθόνη; πολλά διαφορετικά γεωμετρικά σώματα.
1. Τοποθετήστε τα κεριά σε απόσταση
Απέχει 5-7 εκατοστά μεταξύ τους. Μπροστα τους
τοποθετήστε την μπάλα. Τοποθετήστε πίσω από την μπάλα
2. Αναψε ένα κερί. Στην οθόνη
μια καθαρή σκιά από την μπάλα είναι ορατή.
3. Αν τώρα ανάψουμε τη δεύτερη λάμπα,
η σκιά και η μισοφέγγα είναι ορατές στην οθόνη.
Σελήνη και ηλιακή έκλειψη
Ο Kozma Prutkov έχει έναν αφορισμό: «Αν σας ρωτήσουν: τι είναι πιο χρήσιμο, ο Ήλιος ή το φεγγάρι; - απάντηση: ένα μήνα. Γιατί ο ήλιος λάμπει τη μέρα όταν είναι ήδη φως, αλλά το φεγγάρι τη νύχτα». Έχει δίκιο ο Kozma Prutkov; Γιατί;
Ονομάστε τις πηγές φωτός που έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ κατά την ανάγνωση.
Γιατί οι οδηγοί αλλάζουν τους προβολείς τους από τη μεγάλη σκάλα στη μεσαία σκάλα όταν συναντούν αυτοκίνητα τη νύχτα;
Θερμαινόμενο σίδερο και καύση κερί αποτελούν πηγές ακτινοβολίας. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ακτινοβολίας που παράγεται από αυτές τις συσκευές;
Από τον αρχαίο ελληνικό μύθο για τον Περσέα: «Όχι μακρύτερα από το πέταγμα ενός βέλους ήταν ένα τέρας όταν ο Περσέας πέταξε ψηλά στον αέρα. Η σκιά του έπεσε στη θάλασσα και ένα θαύμα όρμησε με μανία — περισσότερα για τη σκιά του ήρωα. Ο Περσέας όρμησε με τόλμη από ένα ύψος στο τέρας και βύθισε βαθιά ένα κυρτό σπαθί στην πλάτη του.
Τι είναι μια σκιά και ποιος φυσικός νόμος μπορεί να εξηγήσει τον σχηματισμό της;
καυτή χρυσή μπάλα
Θα στείλει μια τεράστια δέσμη στο διάστημα,
Και ένας μακρύς κώνος σκοτεινής σκιάς
Μια άλλη μπάλα θα πεταχτεί στο κενό.
Ποια ιδιότητα του φωτός αντανακλάται σε αυτό το ποίημα του A. Blok; Ποιο γεγονός αναφέρεται στο ποίημα;
κάμερα σκοτεινήονομάζεται σκοτεινό δωμάτιο (κουτί) με μια μικρή τρύπα σε έναν από τους τοίχους του, μέσω της οποίας το φως διεισδύει στο δωμάτιο, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η λήψη εικόνας εξωτερικών αντικειμένων.
Ας πάρουμε Σπιρτόκουτο, κάντε μια μικρή τρύπα στη μέση διαμέτρου μισού χιλιοστού, τοποθετήστε φωτογραφικό χαρτί ή φιλμ για την κάμερα στο κάτω μέρος του κουτιού (χωρίς να το φωτίσετε) και, στρέφοντας το φακό στο δρόμο, αφήστε το για τέσσερις ώρες. Ας το ανοίξουμε και ας δούμε τι θα γίνει. Οι ακτίνες πέφτουν πάνω στο θέμα, αντανακλώνται από αυτό, περνούν από την τρύπα της κάμερας obscura και στερεώνονται σε φωτογραφικό χαρτί. Όσο μικρότερη είναι η τρύπα, τόσο λιγότερες ξένες ακτίνες από κάθε σημείο του αντικειμένου θα μπορούν να περάσουν από αυτήν και να εμφανίζονται σε φωτογραφικό χαρτί. Επομένως, τόσο πιο καθαρή θα είναι η εικόνα του αντικειμένου που απεικονίζεται. Και αν η τρύπα είναι μεγάλη, η εκτύπωση φωτογραφιών δεν θα λειτουργήσει - το χαρτί απλά θα ανάψει. Με μια ελαφρώς πιο εξελιγμένη και μεγεθυσμένη κάμερα, οι φωτογραφικές εκτυπώσεις θα βγαίνουν πιο ευκρινείς και μεγαλύτερες. Και μπορείτε να το περιπλέκετε ως εξής: πάρτε ένα κουτί μεγάλα μεγέθη, στο κέντρο του τοίχου όπου θα βρίσκεται η τρύπα, κόψτε ένα παραλληλόγραμμο περίπου 2-3 εκ., στερεώστε το αλουμινόχαρτο στη θέση του με ταινία, αφού κάνετε μια προσεγμένη τρύπα. Μέσα στο κουτί, στην αντίθετη πλευρά της τρύπας, τοποθετήστε τη μεμβράνη. Είναι ακόμα πιο εύκολο να πάρετε μια παλιά κάμερα, να ξεβιδώσετε τον φακό από αυτήν, να καλύψετε την τρύπα με μαύρο χαρτί ή αλουμινόχαρτο και να κάνετε μια μικρή τρύπα σε αυτήν. Απλώς μην ξεχάσετε να αφαιρέσετε την κουρτίνα του κλείστρου, ώστε το φως να μπορεί να χτυπήσει το φιλμ.
- Πλήρης εργαστηριακές εργασίεςσε ξεχωριστό τετράδιο με κατασκευή φωτεινής δέσμης και σχηματισμό περιοχής σκιάς και μισοφέγγαρου.
- Στάλθηκε από ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗαπαντήσεις σε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα «Ηλιακές και σεληνιακές εκλείψεις».
- Στείλτε με email τις απαντήσεις στις ερωτήσεις της σειράς Test Yourself.
- Κάντε μια κάμερα obscura.
Βασικοί Νόμοι γεωμετρική οπτικήγνωστό από τα αρχαία χρόνια. Έτσι, ο Πλάτων (430 π.Χ.) καθιέρωσε τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Οι πραγματείες του Ευκλείδη διατυπώνουν τον νόμο της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και τον νόμο της ισότητας των γωνιών πρόσπτωσης και ανάκλασης. Ο Αριστοτέλης και ο Πτολεμαίος μελέτησαν τη διάθλαση του φωτός. Αλλά η ακριβής διατύπωση αυτών νόμοι της γεωμετρικής οπτικής Έλληνες φιλόσοφοιδεν βρέθηκε.
γεωμετρική οπτική είναι η οριακή περίπτωση της κυματικής οπτικής, όταν το μήκος κύματος του φωτός τείνει στο μηδέν.
Τα πιο απλά οπτικά φαινόμενα, όπως η εμφάνιση σκιών και η απόκτηση εικόνων σε οπτικά όργανα, μπορούν να γίνουν κατανοητά στο πλαίσιο της γεωμετρικής οπτικής.
Η επίσημη κατασκευή της γεωμετρικής οπτικής βασίζεται σε τέσσερις νόμοι , καθιερώθηκε από την εμπειρία:
ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.
ο νόμος της ανεξαρτησίας των ακτίνων φωτός.
Ο νόμος της αντανάκλασης
ο νόμος της διάθλασης του φωτός.
Για να αναλύσει αυτούς τους νόμους, ο H. Huygens πρότεινε μια απλή και ενδεικτική μέθοδο, που αργότερα ονομάστηκε Αρχή Huygens .
Κάθε σημείο στο οποίο φθάνει η διέγερση του φωτός είναι ,με τη σειρά του, κέντρο δευτερευόντων κυμάτων;η επιφάνεια που περιβάλλει αυτά τα δευτερεύοντα κύματα σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή δείχνει τη θέση εκείνη τη στιγμή του μπροστινού μέρους του πραγματικά διαδιδόμενου κύματος.
Με βάση τη μέθοδό του, ο Huygens εξήγησε ευθύτητα διάδοσης του φωτός Και έφερε έξω νόμους της αντανάκλασης Και διάθλαση .
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός :
· το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή σε ένα οπτικά ομοιογενές μέσο.
Η απόδειξη αυτού του νόμου είναι η παρουσία μιας σκιάς με αιχμηρά όρια από αδιαφανή αντικείμενα όταν φωτίζεται από μικρές πηγές.
Προσεκτικά πειράματα έχουν δείξει, ωστόσο, ότι αυτός ο νόμος παραβιάζεται εάν το φως διέρχεται από πολύ μικρές τρύπες και η απόκλιση από την ευθύτητα διάδοσης είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μικρότερες είναι οι τρύπες.
Η σκιά που ρίχνει ένα αντικείμενο προκαλείται από ευθύγραμμη διάδοση των ακτίνων φωτός σε οπτικά ομοιογενή μέσα.
Αστρονομική απεικόνιση ευθύγραμμη διάδοση του φωτός και, ειδικότερα, ο σχηματισμός μιας σκιάς και μιας σκιάς μπορεί να χρησιμεύσει ως σκίαση ορισμένων πλανητών από άλλους, για παράδειγμα έκλειψη σελήνης , όταν η Σελήνη πέφτει στη σκιά της Γης (Εικ. 7.1). Λόγω της αμοιβαίας κίνησης της Σελήνης και της Γης, η σκιά της Γης κινείται πάνω από την επιφάνεια της Σελήνης και η έκλειψη Σελήνης περνάει από πολλές μερικές φάσεις (Εικ. 7.2).
Ο νόμος της ανεξαρτησίας των ακτίνων φωτός :
· το αποτέλεσμα που παράγεται από μία μόνο δέσμη δεν εξαρτάται από το αν,είτε άλλες δοκοί ενεργούν ταυτόχρονα είτε εξαλείφονται.
Διαχωρίζοντας τη ροή φωτός σε ξεχωριστές δέσμες φωτός (για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας διαφράγματα), μπορεί να φανεί ότι η δράση των επιλεγμένων φωτεινών δεσμών είναι ανεξάρτητη.
Νόμος της αντανάκλασης (Εικ. 7.3):
· η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με την προσπίπτουσα ακτίνα και την κάθετη,έλκεται στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων στο σημείο πρόσπτωσης;
· γωνία πρόσπτωσηςα ίση με τη γωνία ανάκλασηςγ: α = γ
Ρύζι. 7.3 Εικ. 7.4
Να εξάγουμε τον νόμο της ανάκλασης Ας χρησιμοποιήσουμε την αρχή Huygens. Ας υποθέσουμε ότι ένα επίπεδο κύμα (μέτωπο κύματος ΑΒμε ταχύτητα Με, πέφτει στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων (Εικ. 7.4). Όταν το μέτωπο του κύματος ΑΒφτάνει στην ανακλαστική επιφάνεια σε ένα σημείο ΕΝΑ, αυτό το σημείο θα ακτινοβολεί δευτερεύον κύμα .
Για τη διέλευση μιας απόστασης κύματος Ήλιοςαπαιτούμενος χρόνος Δ t = προ ΧΡΙΣΤΟΥ/ υ . Την ίδια ώρα, το μέτωπο του δευτερεύοντος κύματος θα φτάσει στα σημεία του ημισφαιρίου, την ακτίνα ΕΝΑ Δ που ισούται με: υ Δ t= ήλιος.Η θέση του ανακλώμενου μετώπου κύματος αυτή τη στιγμή, σύμφωνα με την αρχή του Huygens, δίνεται από το επίπεδο DC, και η κατεύθυνση διάδοσης αυτού του κύματος είναι η ακτίνα II. Από την ισότητα των τριγώνων αλφάβητο Και ADC ακολουθεί νόμος της αντανάκλασης: γωνία πρόσπτωσηςα ίση με τη γωνία ανάκλασης γ .
Νόμος της διάθλασης (Ο νόμος του Σνελ) (Εικ. 7.5):
· η προσπίπτουσα δέσμη, η διαθλασμένη δέσμη και η κάθετη που έλκεται στη διεπιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
· ο λόγος του ημιτόνου της γωνίας πρόσπτωσης προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης είναι μια σταθερή τιμή για δεδομένο μέσο.
Ρύζι. 7.5 Εικ. 7.6
Παραγωγή του νόμου της διάθλασης. Ας υποθέσουμε ότι ένα επίπεδο κύμα (μέτωπο κύματος ΑΒ) που διαδίδεται στο κενό κατά μήκος της κατεύθυνσης I με ταχύτητα Με, πέφτει στη διεπαφή με το μέσο, στο οποίο η ταχύτητα διάδοσής του είναι ίση με u(Εικ. 7.6).
Αφήστε το χρόνο που παίρνει το κύμα να ταξιδέψει στο μονοπάτι Ήλιοςισούται με Δ t. Επειτα ήλιος=ςρε t. Την ίδια ώρα, το μέτωπο του κύματος ενθουσιάστηκε από το σημείο ΕΝΑσε περιβάλλον με ταχύτητα u, φτάνει στα σημεία ενός ημισφαιρίου, η ακτίνα του οποίου ΕΝΑ Δ = uρε t. Η θέση του μετώπου διαθλασμένου κύματος αυτή τη στιγμή, σύμφωνα με την αρχή του Huygens, δίνεται από το επίπεδο DC, και την κατεύθυνση διάδοσής του - δέσμη III . Από το σχ. Το 7.6 δείχνει ότι
αυτό υπονοεί Ο νόμος του Σνελ :
Μια κάπως διαφορετική διατύπωση του νόμου της διάδοσης του φωτός δόθηκε από τον Γάλλο μαθηματικό και φυσικό P. Fermat.
Οι φυσικές μελέτες περιλαμβάνουν για το μεγαλύτερο μέροςστην οπτική, όπου καθιέρωσε το 1662 τη βασική αρχή της γεωμετρικής οπτικής (αρχή του Fermat). Η αναλογία μεταξύ της αρχής του Fermat και των μεταβλητών αρχών της μηχανικής έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη σύγχρονη δυναμικήκαι η θεωρία των οπτικών οργάνων.
Σύμφωνα με Αρχή Fermat , το φως ταξιδεύει μεταξύ δύο σημείων κατά μήκος μιας διαδρομής που απαιτεί ελάχιστος χρόνος.
Ας δείξουμε την εφαρμογή αυτής της αρχής στη λύση του ίδιου προβλήματος διάθλασης του φωτός.
Δέσμη από πηγή φωτός μικρόπου βρίσκεται στο κενό πηγαίνει στο σημείο ΣΕβρίσκεται σε κάποιο μέσο εκτός της διεπαφής (Εικ. 7.7).
Σε κάθε περιβάλλον, η συντομότερη διαδρομή θα είναι άμεση ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑΚαι ΑΒ. σημείο ΕΝΑχαρακτηρίζονται από την απόσταση Χαπό την κάθετη που έπεσε από την πηγή στη διεπαφή. Προσδιορίστε το χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση της διαδρομής SAB:
.
Για να βρούμε το ελάχιστο, βρίσκουμε την πρώτη παράγωγο του τ ως προς Χκαι εξισώνουμε με μηδέν:
από εδώ φτάνουμε στην ίδια έκφραση που προέκυψε με βάση την αρχή του Huygens: .
Η αρχή του Fermat έχει διατηρήσει τη σημασία της μέχρι σήμερα και χρησίμευσε ως βάση για τη γενική διατύπωση των νόμων της μηχανικής (συμπεριλαμβανομένης της θεωρίας της σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής).
Από την αρχή του Fermat προκύπτουν αρκετές συνέπειες.
Αναστρεψιμότητα των ακτίνων φωτός : αν αντιστρέψετε τη δοκό III (Εικ. 7.7), με αποτέλεσμα να πέσει στη διεπαφή υπό γωνίαβ, τότε η διαθλασμένη δέσμη στο πρώτο μέσο θα διαδοθεί υπό γωνία α, δηλαδή θα πάει προς την αντίθετη κατεύθυνση κατά μήκος της δοκούΕγώ .
Ένα άλλο παράδειγμα είναι ένας αντικατοπτρισμός , το οποίο παρατηρείται συχνά από ταξιδιώτες σε δρόμους με ηλιοφάνεια. Βλέπουν μια όαση μπροστά, αλλά όταν φτάνουν εκεί, υπάρχει άμμος τριγύρω. Η ουσία είναι ότι βλέπουμε σε αυτή την περίπτωση το φως να περνά πάνω από την άμμο. Ο αέρας είναι πολύ ζεστός πάνω από το πιο ακριβό, και μέσα ανώτερα στρώματαπιο κρύο. Ο ζεστός αέρας, που διαστέλλεται, γίνεται πιο σπάνιος και η ταχύτητα του φωτός σε αυτόν είναι μεγαλύτερη από τον κρύο αέρα. Επομένως, το φως δεν ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή, αλλά κατά μήκος μιας τροχιάς με ο συντομότερος χρόνος, τυλίγοντας σε ζεστά στρώματα αέρα.
Αν το φως διαδίδεται από μέσα με υψηλό δείκτη διάθλασης (οπτικά πιο πυκνό) σε ένα μέσο με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης (οπτικά λιγότερο πυκνό)( > ) , για παράδειγμα, από το γυαλί στον αέρα, τότε, σύμφωνα με το νόμο της διάθλασης, η διαθλασμένη ακτίνα απομακρύνεται από την κανονική και η γωνία διάθλασης β είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης α (Εικ. 7.8 ΕΝΑ).
Με την αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης, η γωνία διάθλασης αυξάνεται (Εικ. 7.8 σι, V), έως ότου σε μια ορισμένη γωνία πρόσπτωσης () η γωνία διάθλασης είναι ίση με π/2.
Γωνία ονομάζεται περιοριστική γωνία . Σε γωνίες πρόσπτωσης α > όλο το προσπίπτον φως ανακλάται πλήρως (Εικ. 7.8 σολ).
· Καθώς η γωνία πρόσπτωσης πλησιάζει το όριο, η ένταση της διαθλασμένης δέσμης μειώνεται και η ανακλώμενη δέσμη αυξάνεται.
Εάν , τότε η ένταση της διαθλασμένης δέσμης εξαφανίζεται και η ένταση της ανακλώμενης δέσμης είναι ίση με την ένταση της πρόσπτωσης (Εικ. 7.8 σολ).
· Ετσι,σε γωνίες πρόσπτωσης που κυμαίνονται από π/2,η δέσμη δεν διαθλάται,και αποτυπώθηκε πλήρως την πρώτη Τετάρτη,και οι εντάσεις των ανακλώμενων και προσπίπτουσες ακτίνες είναι ίδιες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πλήρης προβληματισμός.
Η οριακή γωνία καθορίζεται από τον τύπο:
;
.
Το φαινόμενο της ολικής ανάκλασης χρησιμοποιείται στα πρίσματα ολικής ανάκλασης (Εικ. 7.9).
Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι n » 1,5, επομένως η οριακή γωνία για τη διεπαφή γυαλιού-αέρα είναι \u003d τόξο (1 / 1,5) \u003d 42 °.
Όταν προσπίπτει φως στη διεπαφή γυαλιού-αέρα στο α > 42° θα υπάρχει πάντα πλήρης αντανάκλαση.
Στο σχ. 7.9 Εμφανίζονται ολικά πρίσματα ανάκλασης, επιτρέποντας:
α) περιστρέψτε τη δέσμη κατά 90°.
β) περιστρέψτε την εικόνα.
γ) τυλίξτε τις ακτίνες.
Τα πρίσματα ολικής ανάκλασης χρησιμοποιούνται σε οπτικές συσκευές (για παράδειγμα, σε κιάλια, περισκόπια), καθώς και σε διαθλασίμετρα που σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε τους δείκτες διάθλασης των σωμάτων (σύμφωνα με το νόμο της διάθλασης, μετρώντας, προσδιορίζουμε σχετικός δείκτηςο δείκτης διάθλασης δύο μέσων, καθώς και ο απόλυτος δείκτης διάθλασης ενός από τα μέσα, εάν είναι γνωστός ο δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου).
Το φαινόμενο της ολικής ανάκλασης χρησιμοποιείται επίσης σε οδηγούς φωτός , τα οποία είναι λεπτά, τυχαία λυγισμένα νήματα (ίνες) από οπτικά διαφανές υλικό.
Σε μέρη από ίνες, χρησιμοποιείται ίνα γυαλιού, ο πυρήνας (πυρήνας) που καθοδηγεί το φως περιβάλλεται από γυαλί - ένα κέλυφος άλλου γυαλιού με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης. Πρόσπτωση φωτός στο άκρο του οδηγού φωτός σε γωνίες μεγαλύτερες από το όριο , υφίσταται στη διεπαφή μεταξύ του πυρήνα και της επένδυσης πλήρης αντανάκλαση και διαδίδεται μόνο κατά μήκος του φωτοοδηγού πυρήνα.
Για τη δημιουργία χρησιμοποιούνται οδηγοί φωτός τηλεγραφικά και τηλεφωνικά καλώδια υψηλής χωρητικότητας . Το καλώδιο αποτελείται από εκατοντάδες και χιλιάδες οπτικές ίνες τόσο λεπτές όσο ανθρώπινες τρίχες. Μέσα από ένα τέτοιο καλώδιο, πάχους όσο ένα συνηθισμένο μολύβι, μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα έως και ογδόντα χιλιάδες τηλεφωνικές συνομιλίες.
Επιπλέον, οι οδηγοί φωτός χρησιμοποιούνται σε σωλήνες καθοδικών ακτίνων οπτικών ινών, σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, για κωδικοποίηση πληροφοριών, στην ιατρική (για παράδειγμα, διαγνωστικά στομάχου), για σκοπούς ολοκληρωμένης οπτικής.