Gaismas parādību piemēri. Gaismas parādības dzīvajā dabā

Pirmā problēma ir veltīta gaismas taisnvirziena izplatībai viendabīgā caurspīdīgā vidē.

Pirmais ģeometriskās optikas likums: viendabīgā caurspīdīgā vidē gaisma izplatās taisni.

Koka augstums ir 21 metrs. Cilvēka augums ir 1,75 metri. Cilvēka radītā ēna ir 3 metri. Nosakiet ēnas garumu, ko koks metīs.

Problēmas risināšana (1. att.)

Rīsi. 1. Problēmas ilustrācija

Problēmas risinājums ir saistīts ar trīsstūru līdzību.

Atbilde: 36 metri

Otra problēma ir saistīta ar atstarošanas likumu.

Ja mēs novietojam divus plakanus spoguļus paralēli viens otram un novietojam starp tiem aizdegtu sveci, cik attēlus mēs varam novērot?

Problēmas risinājums

Apskatīsim, kā tiek veidots attēls plakanajos spoguļos (2. att.).

Rīsi. 2. Problēmas ilustrācija

Paskatīsimies uz kreiso spoguli. Tajā saņemsim gaismas avota virtuālo attēlu, kas atradīsies vienādā attālumā ar gaismas avotu. Labajā spogulī mēs iegūstam tādu pašu atspulgu. Tālāk kreisajā spogulī mēs iegūstam atspulga attēlu, bet labajā spogulī redzam attēlu, kas tur sākotnēji bija. Šo argumentāciju var turpināt bezgalīgi.

Nākamā problēma ir saistīta ar refrakcijas likumu.

Savācošā objektīva fokusa attālums ir 20 cm. Nosakiet šī objektīva optisko jaudu.

Izmantosim SI sistēmu:

F = 0,2 m

Optiskā jauda ir viena un objektīva fokusa attāluma attiecība.

Atbilde: 5 dioptrijas

Ja mēs iegūtu negatīvu optisko jaudu, tad mēs runātu par atšķirīgu objektīvu.

Nākamā problēma attiecas uz staru ceļu objektīvā.

Rīsi. 3. Problēmas ilustrācija

Uz galvenās optiskās ass ir divi attēli (3. att.). Viens attēls ir objekts, kas ir perpendikulārs galvenajai optiskajai asij. Otrais ir apgriezts objekta attēls, kas ir arī perpendikulārs galvenajai optiskajai asij.

Ir nepieciešams noteikt, kur atrodas saplūstošais objektīvs un kur ir tā fokuss.

Problēmas risinājums

Rīsi. 4. Problēmas ilustrācija

Novirzīsim staru no objekta augšdaļas uz attēla A₁ augšpusi (4. att.). Šajā gadījumā stars iet caur optisko centru. Tas ir, kur stars krustojas ar galveno optisko asi, būs objektīvs.

Lai iegūtu fokusu, mēs virzām staru no tā paša punkta paralēli galvenajai optiskajai asij. Tas sasniedz objektīvu, tiek lauzts un iziet tā, ka tas arī trāpa punktu. Vietā, kur lauztais stars krustojas, galvenā optiskā ass ir objektīva fokuss.

Jūs mācījāties risināt problēmas par tēmu “Gaismas parādības” un atkārtojāt galvenos ģeometriskās optikas likumus.

Bibliogrāfija

1. Gendenšteins L.E., Kaidalovs A.B., Koževņikovs V.B. /Red. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosīns.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustards, 2010.
3. Fadejeva A.A., Zasovs A.V., Kiseļevs D.F. Fizika 8. - M.: Apgaismība.

Mājasdarbs

1. Saulainā dienā vertikāli novietota metra lineāla ēnas augstums ir 50 cm, bet koka ēnas augstums ir 6 metri. Kāds ir koka augstums?
2. Trīs objektīvu fokusa attālumi ir attiecīgi 1,25 m, 0,5 m un 0,04 m. Kāda ir katra objektīva optiskā jauda?
3. Izmantojot objektīvu, tika iegūts palielināts apgriezts sveces liesmas attēls. Kur atradās svece attiecībā pret objektīvu?

1. Interneta portāls Tepka.ru ().
2. Interneta portāls Multiurok.ru ().
3. Interneta portāls Infourok.ru ().

Uzmanību! Vietnes administrācija nav atbildīga par metodisko izstrādņu saturu, kā arī par izstrādes atbilstību federālajam valsts izglītības standartam.

• Dalībnieks: Maksimova Anna Alekseevna
• Vadītāja: Gusarova Irina Viktorovna

Darba mērķis - pētot gaismas parādības un gaismas īpašības ar eksperimentu palīdzību, apsveriet trīs galvenās gaismas īpašības: gaismas izplatīšanās taisnumu, atstarošanu un laušanu dažāda blīvuma vidēs.

Uzdevumi:

1. Sagatavojiet aprīkojumu.
2. Veikt nepieciešamos eksperimentus.
3. Analizējiet un dokumentējiet rezultātus.
4. Izdariet secinājumu.

Atbilstība

Ikdienā pastāvīgi sastopamies ar gaismas parādībām un to dažādajām īpašībām, arī daudzu mūsdienu mehānismu un ierīču darbība ir saistīta ar gaismas īpašībām. Gaismas parādības ir kļuvušas par cilvēku dzīves neatņemamu sastāvdaļu, tāpēc to izpēte ir aktuāla.

Zemāk esošie eksperimenti izskaidro tādas gaismas īpašības kā gaismas izplatīšanās taisnums, atstarošana un laušana.

Eksperimentu nodrošināšanai un aprakstam tika izdots 13. stereotipiskais izdevums A.V. Periškina mācību grāmatai “Fizika. 8. klase." (Bustards, 2010)

Drošības pasākumi

Eksperimentā iesaistītās elektriskās ierīces pilnībā darbojas, spriegums uz tām nepārsniedz 1,5 V.

Tehnika stabili novietota uz galda, darba kārtība tiek uzturēta.

Eksperimentu beigās elektriskās ierīces tika izslēgtas un aprīkojums tika noņemts.

Eksperiments 1. Gaismas taisnvirziena izplatīšanās. (149. lpp., 120. att.), (149. lpp., 121. att.)

Pieredzes mērķis– ar uzskatāmu piemēru pierādīt gaismas staru izplatīšanās taisnumu telpā.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanās ir tās īpašība, ar kuru mēs sastopamies visbiežāk. Ar taisnu izplatīšanos enerģija no gaismas avota tiek novirzīta uz jebkuru objektu pa taisnām līnijām (gaismas stariem), neliecoties ap to. Šī parādība var izskaidrot ēnu esamību. Bet papildus ēnām ir arī pustumsas, daļēji apgaismotas zonas. Lai redzētu, kādos apstākļos veidojas ēnas un pusumbra un kā izplatās gaisma, veiksim eksperimentu.

Aprīkojums: necaurspīdīga sfēra (uz vītnes), papīra loksne, punktveida gaismas avots (kabatas lukturītis), mazāka izmēra necaurspīdīga sfēra (uz vītnes), kurai gaismas avots nebūs punkts, papīra lapa , statīvs sfēru nostiprināšanai.

Eksperimenta norise

Ēnu veidošanās

1. Sakārtosim priekšmetus secībā: lukturītis - pirmā sfēra (fiksēta uz statīva) - lapa.
2. Mēs iegūstam ēnu, kas tiek parādīta uz lapas.

Mēs redzam, ka eksperimenta rezultāts bija viendabīga ēna. Pieņemsim, ka gaisma izplatījās taisnā līnijā, tad ēnas veidošanās ir viegli izskaidrojama: gaisma, kas nāk no punktveida avota pa gaismas staru, kas skar sfēras galējos punktus, turpināja iet pa taisnu līniju un aiz muguras. sfēra, tāpēc uz lapas telpa aiz sfēras nav izgaismota.

Pieņemsim, ka gaisma ceļoja pa izliektām līnijām. Šajā gadījumā gaismas stari, liecoties, izkristu ārpus sfēras. Mēs nebūtu redzējuši ēnu, bet eksperimenta rezultātā ēna parādījās.

Tagad apsveriet gadījumu, kad veidojas pusumbra.

Ēnu un pusumbras veidošanās

1. Sakārtosim priekšmetus secībā: lukturītis - otrā sfēra (fiksēta uz statīva) - palags.
2. Izgaismosim sfēru ar lukturīti.
3. Mēs iegūstam ēnu, kā arī pusēnu, kas tiek parādīta uz lapas.

Šoreiz eksperimenta rezultāti ir ēna un daļēja ēna. Kā ēna veidojās, jau ir zināms no iepriekš minētā piemēra. Tagad, lai parādītu, ka pusumbras veidošanās nav pretrunā ar gaismas taisnās izplatīšanās hipotēzi, ir nepieciešams izskaidrot šo parādību.
Šajā eksperimentā mēs paņēmām gaismas avotu, kas nav punkts, tas ir, kas sastāv no daudziem punktiem attiecībā pret sfēru, no kuriem katrs izstaro gaismu visos virzienos. Apsveriet gaismas avota augstāko punktu un gaismas staru, kas no tā izplūst līdz sfēras zemākajam punktam. Ja novērojam stara kustību aiz sfēras uz loksni, pamanīsim, ka tas nokrīt uz gaismas un pustālās robežas robežas. Stari no līdzīgiem punktiem, kas iet šajā virzienā (no gaismas avota punkta līdz apgaismotā objekta pretējam punktam), rada pustumsu. Bet, ja mēs ņemam vērā gaismas stara virzienu no iepriekš norādītā punkta uz sfēras augšējo punktu, tad būs skaidri redzams, kā stars iekrīt pusumbras reģionā.

No šī eksperimenta mēs redzam, ka pusumbras veidošanās nav pretrunā ar gaismas taisnvirziena izplatīšanos.

Secinājums

Ar šī eksperimenta palīdzību pierādīju, ka gaisma izplatās taisnā līnijā, ēnas un pusumbras veidošanās pierāda tās izplatīšanās taisnvirzību.

Dzīves fenomens

Gaismas izplatīšanās taisnums tiek plaši izmantots praksē. Vienkāršākais piemērs ir parasta laterna. Šī gaismas īpašība tiek izmantota arī visās ierīcēs, kurās ir lāzeri: lāzera attāluma mērītāji, ierīces metāla griešanai, lāzera rādītāji.

Dabā īpašums ir atrodams visur. Piemēram, gaisma, kas iekļūst caur spraugām koka vainagā, veido skaidri redzamu taisnu līniju, kas iet cauri ēnai. Protams, ja runājam par lieliem mērogiem, tad ir vērts pieminēt Saules aptumsumu, kad Mēness met ēnu uz zemi, tieši tāpēc saule no zemes nav redzama (protams, runa ir par tās ēnoto laukumu) . Ja gaisma nepārvietotos pa taisnu līniju, šī neparastā parādība nepastāvētu.

2. eksperiments. Gaismas atstarošanas likums. (154. lpp., 129. att.)

Pieredzes mērķis– pierādīt, ka stara krišanas leņķis ir vienāds ar tā atstarošanas leņķi.

Gaismas atstarošana ir arī tās vissvarīgākā īpašība. Pateicoties atstarotajai gaismai, ko uztver cilvēka acs, mēs varam redzēt jebkurus objektus.

Saskaņā ar gaismas atstarošanas likumu, krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts uz saskarni starp abām vidēm stara krišanas punktā; Krituma leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi. Pārbaudīsim, vai šie leņķi ir vienādi ar eksperimentu, kur par atstarojošu virsmu ņemam plakanu spoguli.

Aprīkojums: speciāla ierīce, kas ir disks ar apdrukātu apļveida skalu, kas uzstādīts uz statīva, diska centrā ir neliels plakans spogulis, kas atrodas horizontāli (šādu ierīci var izgatavot mājās, diska vietā izmantojot transportieri; ar apļveida skalu), gaismas avots ir apgaismotājs, kas piestiprināts pie diska malas vai lāzera rādītājs, loksne mērījumu veikšanai.

Eksperimenta norise

1. Novietojiet lapu aiz ierīces.
2. Ieslēdzam gaismu, vēršot to uz spoguļa centru.
3. Uz loksnes staru kūļa krišanas punktā uzzīmēsim perpendikulu spogulim.
4. Izmērīsim krišanas leņķi (ﮮα).
5. Izmērīsim iegūto atstarošanas leņķi (ﮮβ).
6. Pierakstīsim rezultātus.
7. Mainīsim krišanas leņķi, pārvietojot apgaismotāju, atkārtojiet 4., 5. un 6. darbību.
8. Salīdzināsim rezultātus (krišanas leņķa lielums ar atstarošanas leņķa lielumu katrā gadījumā).

Eksperimenta rezultāti pirmajā gadījumā:

∠α = 50°

∠β = 50°

∠α = ∠β

Otrajā gadījumā:

∠α = 25°

∠β = 25°

∠α = ∠β

No pieredzes ir skaidrs, ka gaismas stara krišanas leņķis ir vienāds ar tā atstarošanas leņķi. Gaisma, kas skar spoguļa virsmu, tiek atstarota no tās tādā pašā leņķī.

Secinājums

Ar pieredzes un mērījumu palīdzību pierādīju, ka, gaismai atstarojot, tās krišanas leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi.

Dzīves fenomens

Mēs sastopamies ar šo parādību visur, jo mēs ar acīm uztveram gaismu, kas atstaro no objektiem. Spilgts, redzams piemērs dabā ir spilgtas atstarotās gaismas atspīdums uz ūdens un citām virsmām ar labu atstarošanas spēju (virsma absorbē mazāk gaismas nekā atstaro). Tāpat jāatceras saules stari, ko katrs bērns var izgatavot ar spoguļa palīdzību. Tie ir nekas vairāk kā gaismas stars, kas atspīd no spoguļa.

Gaismas atstarošanas likumu cilvēks izmanto tādās ierīcēs kā periskops, spoguļa gaismas atstarotājs (piemēram, atstarotājs uz velosipēda).

Starp citu, izmantojot gaismas atspīdumu no spoguļa, burvji radīja daudzas ilūzijas, piemēram, ilūziju “Lido galva”. Vīrietis tika ievietots kastē starp dekorācijām tā, ka no kastes bija redzama tikai viņa galva. Kastes sienas bija klātas ar pret ainavu vērstiem spoguļiem, no kuriem atspulga dēļ kasti nebija iespējams saskatīt un šķita, ka zem galvas nekā nav un tā karājās gaisā. Skats ir neparasts un biedējošs. Triki ar refleksiju notika arī teātros, kad uz skatuves vajadzēja parādīt spoku. Spoguļi bija “aizmigloti” un sašķiebti tā, lai skatītāju zālē būtu redzama atstarotā gaisma no nišas aiz skatuves. Spoku spēlējošais aktieris jau bija parādījies nišā.

3. eksperiments. Gaismas laušana.(159. lpp., 139. att.)

Pieredzes mērķis- pierādīt, ka krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība diviem medijiem; pierādīt, ka gaismas staru kūļa krišanas leņķis (≠ 0°), kas nāk no mazāk blīvas vides uz blīvāku vidi, ir lielāks par tā laušanas leņķi.

Dzīvē mēs bieži sastopamies ar gaismas laušanu. Piemēram, ieliekot pilnīgi taisnu karoti caurspīdīgā ūdens glāzē, mēs redzam, ka tās attēls izliecas uz divu nesēju (gaisa un ūdens) robežas, lai gan patiesībā karote paliek taisna.

Lai labāk izpētītu šo parādību, izprotiet, kāpēc tā notiek, un pierādiet gaismas laušanas likumu (staru, kas krīt un lūst, atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts uz saskarni starp divām vidēm stara krišanas punktā; krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība divām vidēm), izmantojot piemēru, veiksim eksperimentu.

Aprīkojums: divi dažāda blīvuma nesēji (gaiss, ūdens), caurspīdīgs ūdens trauks, gaismas avots (lāzera rādītājs), papīra loksne.

Eksperimenta norise

1. Ielejiet ūdeni traukā un novietojiet aiz tā kādu lapu.
2. Virzīsim gaismas staru ūdenī leņķī ≠ 0°, jo pie 0° refrakcija nenotiek, un stars bez izmaiņām pāriet citā vidē.
3. Uzzīmēsim perpendikulu saskarnei starp abām vidēm staru kūļa krišanas punktā.
4. Izmērīsim gaismas stara krišanas leņķi (∠α).
5. Izmērīsim gaismas stara laušanas leņķi (∠β).
6. Salīdzināsim leņķus un izveidosim to sinusu attiecību (sinusu atrašanai var izmantot Bradis tabulu).
7. Pierakstīsim rezultātus.
8. Mainīsim krišanas leņķi, pārvietojot gaismas avotu, atkārtojiet 4.-7. darbību.
9. Salīdzināsim sinusa attiecību vērtības abos gadījumos.

Pieņemsim, ka gaismas stari, ejot cauri dažāda blīvuma vidēm, piedzīvoja refrakciju. Šajā gadījumā krišanas un laušanas leņķi nevar būt vienādi, un šo leņķu sinusu attiecības nav vienādas. Ja refrakcija nenotika, tas ir, gaisma pārgāja no vienas vides uz otru, nemainot tās virzienu, tad šie leņķi būs vienādi (vienādu leņķu sinusu attiecība ir vienāda ar vienu). Lai apstiprinātu vai atspēkotu pieņēmumu, apsveriet eksperimenta rezultātus.

Eksperimenta rezultāti pirmajā gadījumā:

∠α = 20

∠β = 15

∠α >∠β

sin∠α = 0,34 = 1,30

grēks∠β 0,26

Eksperimenta rezultāti otrajā gadījumā:

∠α ˈ= 50

∠β ˈ= 35

∠α ˈ > ∠β ˈ

sin∠α ˈ= 0,77 = 1,35

sin∠β ˈ 0,57

Sinusa attiecību salīdzinājums:

1,30 ~ 1,35 (mērījumu kļūdu dēļ)

sin∠α = sin∠α ˈ = 1,3

sin∠β sin∠β ˈ

Saskaņā ar eksperimenta rezultātiem gaismas laušanas laikā, kas nāk no mazāk blīvas vides uz blīvāku, krišanas leņķis ir lielāks par refrakcijas leņķi. krītošā un lauztā leņķa sinusu attiecības ir vienādas (bet ne vienādas ar vienu), tas ir, tās ir nemainīgas vērtības diviem dotajiem medijiem. Stara virziens, ieejot dažāda blīvuma vidē, mainās, mainoties gaismas ātrumam vidē. Blīvākā vidē (šeit, ūdenī) gaisma virzās lēnāk, tāpēc mainās leņķis, kādā gaisma iet cauri telpai.

Secinājums

Izmantojot savus eksperimentus un mērījumus, es pierādīju, ka, laužot gaismu, krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība abām vidēm, kad gaismas stari pāriet no mazāk blīvas vides blīvāks, krišanas leņķis ir mazāks par refrakcijas leņķi.

Dzīves fenomens

Mēs arī diezgan bieži sastopamies ar gaismas laušanu, mēs varam minēt daudzus piemērus par redzamā attēla izkropļojumu, ejot cauri ūdenim un citiem līdzekļiem. Interesantākais piemērs ir mirāžas parādīšanās tuksnesī. Mirāža rodas, kad gaismas stari, kas pāriet no siltiem gaisa slāņiem (mazāk blīviem) aukstos slāņos, tiek lauzti, ko bieži var novērot tuksnešos.

Cilvēki gaismas refrakciju izmanto dažādās ierīcēs, kurās ir lēcas (gaisma tiek lauzta, kad tā iet cauri objektīvam). Piemēram, optiskajos instrumentos, piemēram, binokļos, mikroskopos, teleskopos un kamerās. Cilvēks maina arī gaismas virzienu, izlaižot to caur prizmu, kur gaisma laužas vairākas reizes, ieejot tajā un atstājot to.

Darba mērķi ir sasniegti.

93. Ko sauc par gaismas avotiem (§49)?

Tiek saukti visi ķermeņi, no kuriem izplūst gaisma gaismas avoti. Ir termiski un luminiscējoši gaismas avoti, atstarotās gaismas avoti:

- siltuma gaismas avoti izstaro gaismu, jo tiem ir augsta temperatūra (Saule, zvaigznes, liesma, elektriskās lampas kvēldiegs); ķermeņi sāk izstarot gaismu aptuveni 800 ° C temperatūrā; izgudroja elektrisko lampu Aleksandrs Nikolajevičs Lodigins (1847-1923, Krievija), piešķīra lampai modernu izskatu Tomass Edisons (1847-1931, ASV);

- dienasgaismas gaismas avoti– tie ir aukstās gaismas avoti, kuru starojums nav atkarīgs no temperatūras (luminiscences un gāzes gaismas spuldzes, TV ekrāns, datora monitors, elektronisko ierīču displejs, gaismas diodes, sapuvuši kukaiņi, ugunspuķes, daži jūras dzīvnieki);

- atstarotās gaismas avoti neizstaro sevi; tie spīd tikai tad, kad uz tiem krīt gaisma no kāda avota. Piemēram, Mēness, planētas un to pavadoņi, Zemes mākslīgie pavadoņi atstaro Saules gaismu; Naktī objekti ir redzami, jo tie atstaro mēness gaismu vai gaismu no termiskiem un luminiscējošiem avotiem.

94. Kā gaisma izplatās viendabīgā vidē (§50)?

Viendabīgā vidē, kas sastāv no vienas un tās pašas vielas (piemēram, gaisa, stikla, ūdens), izplatās gaisma taisni uz priekšu.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanos noteica ģeometrijas pamatlicējs Eiklīds (325-265 BC, Senā Grieķija).

95. Kas ir gaismas stars un gaismas stars (§51)?

- Gaismas stars apzīmē šauru ierobežotu gaismas plūsmu; gaismas starus var izolēt, izmantojot nelielus caurumus necaurspīdīgās plāksnēs, ko sauc diafragmas.

Gaismas stars var būt paralēli(A), atšķiras(b), saplūst(V).

Gaismas stari no dažādiem avotiem ir neatkarīgi viens no otra un neietekmē viens otra izplatīšanos. Šo īpašumu sauc gaismas staru neatkarība.

- Gaismas stars ir līnija, kas norāda gaismas izplatīšanās virzienu un tiek izmantota, lai attēlotu gaismas starus.

96. Kas ir punktveida gaismas avots (§52)?

Punkta gaismas avots- tas ir avots, kura izmēri ir mazi, salīdzinot ar attālumu no tā līdz novērotājam.

97. Kas ir ēna un puse (§52).

- Ēna- tas ir telpas apgabals aiz objekta, kurā neietilpst avota gaisma. Objektu ēna veidojas, kad tos apgaismo punktveida gaismas avoti.

- Penumbra- Šī ir zona, kurā ieplūst gaisma tikai no gaismas avota daļas.

Kad objektus apgaismo paplašināti gaismas avoti, veidojas laukums ēnas un pustumsis. Piemēram, kad Mēness atrodas starp Sauli un Zemi, no Mēness uz Zemi nokrīt ēnas (pilnīgs Saules aptumsums) un pustumsas (daļējs Saules aptumsums) apgabals.

98. Kāds ir gaismas atstarošanas likums (§53)?

Gaismas atstarošanas likums lieta ir:

Gaismas atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi:

Krītošais stars, atstarotais stars un perpendikulārais stars, kas izveidots stara krišanas punktā pret saskarni starp abām vidēm, atrodas vienā plaknē.

Incidents un atstarotie stari ir atgriezeniski. Piemēram, ja gaismas stars krīt uz spoguļa AO virzienā, tad tas tiks atspoguļots OB virzienā; ja gaisma krīt uz spoguļa virzienā BO, tad stars OA tiks atstarots.

99. Kas ir spožā un difūzā gaismas atstarošana (§53)?

- Spoguļots To sauc par atstarošanos, ja gluda (spoguļa) virsma paliek paralēla pat pēc atstarošanas. Gludas pulētas virsmas, spoguļi un ūdens virsmas atspoguļo spoguļus.

- Izkliedēts To sauc par atstarošanos, kad paralēls gaismas stars, kas krīt uz nelīdzenas virsmas, tiek atstarots izkliedēti, t.i. stari tiks vērsti dažādos virzienos. Pateicoties difūzajam (izkliedētajam) atspīdumam, mēs redzam apkārtējos objektus, pasauli sev apkārt.

100. Pēc kādiem likumiem objekts ir attēlots plakanā spogulī (§54)?

- Plakans spogulis sniedz tiešu un virtuālu objekta attēlu.

Objekta attēlam plakanā spogulī ir tādi paši izmēri kā objektam.

Attālums no objekta līdz plakanajam spogulim ir vienāds ar attālumu no spoguļa līdz attēlam, t.i. objekts un tā attēls ir simetriski attiecībā pret spoguli.

Plakans spogulis dod iedomāts(nederīgs, šķietams) objekta attēls.

101. Kādus sfēriskos spoguļus jūs zināt un kādi parametri tiem ir raksturīgi (§55)?

- Sfēriskie spoguļi ir daļa no dobas sfēras virsmas. Ir sfēriski spoguļi ieliekts Un izliekts. Ieliektam spogulim dobas lodītes iekšējā ieliektā virsma ir spoguļveidīga. Izliektā spogulī tiek atspoguļota dobas lodītes ārējā izliektā virsma.

Sfēriskos spoguļus raksturo stabs, optiskais centrs, rādiuss, galvenā optiskā ass, galvenais fokuss un fokusa attālums.

Attēlā: punkts C – spoguļpols; t. O – optiskais centrs; СО – spoguļa rādiuss; tiešais CO – spoguļa galvenā optiskā ass; t. F – spoguļa galvenais fokuss; distance FC – spoguļa fokusa attālums.

Tiek izmantoti ieliekti spoguļi:

Kad nepieciešams izveidot paralēlu gaismas staru. Lai to izdarītu, spoguļa fokusa punktā tiek novietota gaismas lampa. To izmanto laternās, automašīnu priekšējos lukturos, prožektoros:

Kad jums ir nepieciešams fokusēt paralēlu staru kūli, kas krīt uz spoguļa. To izmanto atstarojošā teleskopā.

102. Ko sauc par gaismas laušanu (§57)?

Gaismas izplatīšanās virziena izmaiņas, pārejot no vienas vides uz otru, sauc gaismas laušana.

103. Kas raksturo vides optisko blīvumu (§57)?

Vides optiskais blīvums ko raksturo gaismas izplatīšanās ātrums tajā. Jo lielāks gaismas izplatīšanās ātrums, jo mazāks ir vides optiskais blīvums. Piemēram, vakuuma optiskais blīvums, kur gaismas ātrums ir maksimālais un ir = 300 000 km/s, ir vienāds ar 1.

104. Kā formulēts gaismas laušanas likums (§57)?

- Ja gaismas stars pāriet no vides, kas ir optiski mazāk blīva, uz vidi, kas ir optiski blīvāka (piemēram, no gaisa uz ūdeni), tad laušanas leņķis ir mazāks par krišanas leņķi (< ).

Ja gaisma pāriet no vides, kas ir optiski blīvāka, uz vidi, kas ir optiski mazāk blīva (piemēram, no ūdens uz gaisu), tad laušanas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi (>).

Krītošie un lauztie stari, kā arī perpendikuls, kas uzcelts stara krišanas punktā pret saskarni starp abiem nesējiem, atrodas vienā plaknē.

- Krituma leņķa sinuss ir saistīts ar laušanas leņķa sinusu, jo gaismas ātrums pirmajā vidē ir gaismas ātrums otrajā vidē: .

105. Ko sauc par kopējā iekšējā atstarojuma ierobežojošo leņķi (§58)?

Fenomens kopējā iekšējā atspulga novērots, kad gaismas stars pāriet no optiski blīvākas vides uz optiski mazāk blīvu vidi. Tiek saukts krišanas leņķis, pie kura notiek kopējā iekšējā atstarošanās kopējā iekšējā atstarojuma ierobežojošais leņķis.

Pilnīgas iekšējās atstarošanas fenomens tiek izmantots, piemēram, prizmās, lai mainītu gaismas staru virzienu. Šādas prizmas izmanto binokļos un periskopos.

106. Ko sauc par gaismas vadu un optisko šķiedru (§59)?

Elastīgos stikla stieņus, kuros gaismas stars, kas ieplūst no viena gala, atkārtoti piedzīvojot pilnīgu iekšējo atspīdumu, pilnībā iziet no otra gala, sauc par gaismas vadu. Jaunu optikas nozari, kas balstās uz gaismas vadu izmantošanu informācijas pārraidei, sauc par optisko šķiedru.

107. Ko sauc par lēcu? Kādi ir lēcu veidi (§60)?

Objektīvs sauc par caurspīdīgu ķermeni, ko ierobežo divas sfēriskas virsmas. Ir lēcas izliekts (savācot) un ieliekts (izkliedēts).

108. Ko sauc par objektīva optisko centru, galveno fokusu un fokusa attālumu (§60)?

- Galvenā optiskā ass- šī ir līnija, kas iet cauri objektīvu norobežojošo sfērisko virsmu centriem.

- Objektīva optiskais centrs- Šis ir punkts, caur kuru gaismas stari iziet bez refrakcijas. Stari iziet cauri lēcas optiskajam centram bez refrakcijas.

- Galvenā fokusa objektīvs- tas ir punkts, kurā pēc refrakcijas gaismas stari, kas krīt uz lēcas paralēli galvenajai optiskajai asij, saplūst.

109. Ko sauc par objektīva optisko jaudu (§60)?

Tiek saukts fokusa attāluma reciproks objektīva optiskā jauda: . Optiskā jauda tiek mērīta collās dioptrijas(dopteris). 1 dioptrija = 1/m.

110. Kā tiek lasīta objektīva formula (§61)?

Attālumu no objekta līdz objektīvam un no objektīva līdz attēlam apgriezto vērtību summa ir vienāda ar fokusa attāluma apgriezto vērtību: .

111. Kāds ir objektīva palielinājums (§61)?

Objektīva palielinājums ir vienāds ar attiecību starp attālumu no objektīva līdz attēlam un attālumu no objekta līdz objektīvam: .

112. No kādām daļām sastāv acs (§63)?

Acs cilvēkam ir sfēriska forma ar diametru 25 cm ārpuse ir pārklāta ar izturīgu baltu apvalku, ko sauc sklēra (1) . Sklēras priekšējo caurspīdīgo daļu sauc radzene (2) . Atrodas aiz radzenes varavīksnene (3), acu krāsas noteikšana. Varavīksnenes centrā ir skolēns, aiz kura ir caurspīdīgs objektīvs (4), veidota kā saplūstoša lēca. Acs optiskā sistēma dod uz tās aizmugurējās sienas, ko sauc tīklene (5), reāls, samazināts un apgriezts objekta attēls.

113. Kā sauc (§63): acs akomodācija? skata leņķis? labākais skatīšanās attālums?

- Acu izmitināšana ir acs pielāgošanās, lai mainītu attālumu līdz objektam, pielāgojot lēcas izliekumu.

- Skata leņķis sauc par leņķi, kurā objekts ir redzams no acs optiskā centra.

- Labākais redzamības attālums parastā pieaugušā acī tas ir 25 cm, bērniem tas ir aptuveni 10 cm.

114. Kāda ir atšķirība starp tuvredzību un tālredzību (§64)?

Ir divi galvenie redzes traucējumi: tuvredzība un tālredzība.

Tuvredzīgiem cilvēkiem tiek iegūts skaidrs priekšmeta attēls tīklenes priekšā, bet tālredzīgiem – aiz tīklenes.

Tuvredzība tiek koriģēta, valkājot brilles ar diverģentām (ieliektām) lēcām, tālredzību - ar saplūstošām (izliektām) lēcām.

115. Nosauciet optiskos instrumentus un to nolūkus (§64).

Optiskie instrumenti sauc par ierīcēm, kuru darbības pamatā ir lēcu lietošana. Šis:

- brilles, lieto tuvredzības un tālredzības koriģēšanai;

- palielināmais stikls– objektīvs ar īsu fokusa attālumu (no 1 līdz 10 cm), ko izmanto nelielu objektu apskatei;

- mikroskopu, kas paredzēts mikroskopisku ķermeņu pārbaudei;

- binoklis attālu ķermeņu novērošanai;

- teleskops pētīt debess ķermeņus;

- periskops novērošanai no aizsega;

- kameru iegūt skaidras objektu fotogrāfiskas fotogrāfijas;

- projekcijas ierīces - diaprojektors, filmu projektors, grafiskais projektors– paredzēts, lai ekrānā iegūtu palielinātu objekta attēlu.

116. Kā jūs aprēķināt palielināmā stikla palielinājumu (§64)?

Lupa ir objektīvs ar īsu fokusa attālumu (no 1 līdz 10 cm), ko izmanto mazu objektu apskatei.

Lupas palielinājums vienāds ar labākās redzamības attāluma attiecību pret palielināmā stikla fokusa attālumu: .

117. Ko sauc par baltās krāsas spektru (§65)?

Balta ir sarežģīta krāsa; tas sastāv no septiņām vienkāršām krāsām.

Baltais spektrs ir daudzkrāsaina josla, kas iegūta baltās gaismas sadalīšanās rezultātā un sastāv no septiņām vienkāršām krāsām: sarkana, oranža, dzeltena, zaļa, zila, indigo un violeta (katrs mednieks vēlas zināt, kur atrodas fazāns ).

Ja paralēls gaismas stars tiek virzīts uz trīsstūrveida prizmu, ekrānā tiek iegūta daudzkrāsaina josla, ko sauc par baltās gaismas spektru. Spektrs rodas tāpēc, ka dažādu krāsu starus prizma lauž atšķirīgi. Sarkanie stari laužas vājāk, savukārt violetie stari laužas spēcīgāk. Atlikušās krāsas atrodas starp tām.

Saules gaismas spektra piemērs ir varavīksne, kas veidojas baltai gaismai sadaloties uz caurspīdīgām lietus lāsēm.

118. Kādas krāsas sauc (§66): papildinošas? galvenās?

- Papildu ir krāsas, kuras, saskaitot kopā, iegūst baltu.

- Trīs spektrālās krāsas - sarkana, zaļa un zila - tiek sauktas par primārajām. Jo nevienu no tiem nevar iegūt, pievienojot pārējās spektra krāsas; pievienojot šīs trīs krāsas, var iegūt baltu; Atkarībā no proporcijas, kādā šīs krāsas ir pievienotas, jūs varat iegūt dažādas krāsas un toņus.

119. Izskaidrojiet izcelsmi (§67): a) ķermeņu bezkrāsainība, b) ķermeņu caurspīdīgums, c) ķermeņu virsmas krāsa.

Divu nesēju saskarnē notiek trīs parādības: atstarošana (izkliede), refrakcija un gaismas absorbcija. Baltā gaismā izgaismota ķermeņa krāsa ir atkarīga no tā, kādas krāsas gaismu šis ķermenis izkliedē, pārraida vai absorbē.

Caurspīdīgi vai bezkrāsaini ķermeņi (piemēram, stikls, ūdens, gaiss) vāji atstaro un pārraida visas baltās gaismas krāsas.

Sarkanais stikls absorbē visas krāsas, izņemot sarkano. Zaļais stikls absorbē visas krāsas, izņemot zaļo.

Baltā gaismā apgaismota ķermeņa krāsu nosaka krāsa, ko tas atstaro. Piemēram, sarkans korpuss atspoguļo sarkano krāsu un absorbē citas krāsas.

Balts korpuss (papīrs, sniegs, audekls) atspoguļo visas krāsas.

No piecām maņām redze sniedz mums visvairāk informācijas par apkārtējo pasauli. Bet mēs varam redzēt apkārtējo pasauli tikai tāpēc, ka gaisma iekļūst mūsu acīs. Tātad, mēs sākam pētīt gaismas jeb optiskās (grieķu optikos - vizuālās) parādības, tas ir, parādības, kas saistītas ar gaismu.

Gaismas parādību novērošana

Mēs ikdienā sastopamies ar gaismas parādībām, jo ​​tās ir daļa no dabiskās vides, kurā dzīvojam.

Dažas optiskās parādības mums šķiet īsts brīnums, piemēram, mirāžas tuksnesī, polārblāzmas. Bet jāatzīst, ka pazīstamākas gaismas parādības: rasas lāses spīdums saules starā, mēness ceļš uz ūdens, septiņu krāsu varavīksnes tilts pēc vasaras lietus, zibens negaisa mākoņos, zvaigžņu mirgošana naksnīgajās debesīs - ir arī pārsteidzoši, jo tie padara pasauli ap mums skaistu, maģiska skaistuma un harmonijas pilnu.

Uzziniet, kas ir gaismas avoti

Gaismas avoti ir fiziski ķermeņi, kuru daļiņas (atomi, molekulas, joni) izstaro gaismu.

Paskatieties apkārt, atsaucieties uz savu pieredzi - un jūs, bez šaubām, nosauksiet daudzus gaismas avotus: zvaigzni, zibens uzliesmojumu, sveces liesmu, lampu, datora monitoru utt. (skat., piemēram, 9.1. att.) . Gaismu var izstarot arī organismi: ugunspuķes - spilgti gaismas punkti, kas redzami siltās vasaras naktīs meža zālē, daži jūras dzīvnieki, radiolāri u.c.

Skaidrā mēness naktī diezgan labi var redzēt mēness gaismas izgaismotus objektus. Tomēr Mēnesi nevar uzskatīt par gaismas avotu, jo tas neizstaro, bet tikai atstaro gaismu, kas nāk no Saules.

Vai spoguli, ar kuru izšauj “saules staru”, var saukt par gaismas avotu? Paskaidrojiet savu atbildi.

Gaismas avotu atšķirības

Rīsi. 9.2. Jaudīgi mākslīgās gaismas avoti - halogēna lampas mūsdienu automašīnas priekšējos lukturos

Rīsi. 9.3. Mūsdienu luksoforu signāli ir skaidri redzami pat spožā saulē.

Šajos luksoforos kvēlspuldzes tiek aizstātas ar LED lampām

Atkarībā no to izcelsmes izšķir dabiskos un mākslīgos (cilvēku radītos) gaismas avotus.

Dabiskie gaismas avoti ir saule un zvaigznes, karsta lava un polārblāzma, daži dzīvi organismi (dziļjūras sēpijas, gaismas baktērijas, ugunspuķes) utt.

Pat senos laikos cilvēki sāka radīt mākslīgos gaismas avotus. Sākumā tie bija ugunskuri, lāpas, vēlāk - lāpas, sveces, eļļas un petrolejas lampas; beigās, 19. gs Tika izgudrota elektriskā lampa. Mūsdienās visur tiek izmantotas dažāda veida elektriskās lampas (9.2., 9.3. att.).

Kāda veida elektriskās lampas tiek izmantotas dzīvojamās ēkās? Kādas lampas izmanto daudzkrāsainam apgaismojumam?

Ir arī siltuma un dienasgaismas gaismas avoti.

Siltuma avoti izstaro gaismu, pateicoties tam, ka tiem ir augsta temperatūra (9.4. att.).

Luminiscences gaismas avotiem nav nepieciešama augsta temperatūra, lai tie spīdētu: gaismas starojums var būt diezgan intensīvs, kamēr avots paliek salīdzinoši auksts. Luminiscences gaismas avotu piemēri ir polārblāzma un jūras planktons, tālruņa ekrāns, dienasgaismas spuldze, ceļa zīme, kas pārklāta ar dienasgaismas krāsu utt.

Rīsi. 9.4. Daži siltuma avoti

Studiju punkts un paplašinātie gaismas avoti

Gaismas avotu, kas izstaro gaismu visos virzienos vienādi un kura izmērus, ņemot vērā attālumu līdz novērošanas vietai, var atstāt novārtā, sauc par punktveida gaismas avotu.

Spilgts punktveida gaismas avotu piemērs ir zvaigznes: mēs tās novērojam no Zemes, tas ir, no attāluma, kas miljoniem reižu pārsniedz pašu zvaigžņu izmēru.

Gaismas avotus, kas nav punktveida avoti, sauc par paplašinātiem gaismas avotiem. Vairumā gadījumu mums ir darīšana ar paplašinātiem gaismas avotiem. Šī ir dienasgaismas spuldze, mobilā tālruņa ekrāns, sveces liesma un uguns.

Atkarībā no apstākļiem vienu un to pašu gaismas avotu var uzskatīt gan par paplašinātu, gan ar punktu.

Attēlā 9.5 parādīta lampa daiļdārza apgaismojumam. Kādā gadījumā, jūsuprāt, šo lampu var uzskatīt par punktveida gaismas avotu?

Gaismas uztvērēju raksturojums

Gaismas uztvērēji ir ierīces, kas gaismas ietekmē maina savas īpašības un ar kuru palīdzību var noteikt gaismas starojumu.

Gaismas uztvērēji var būt mākslīgi vai dabiski. Jebkurā gaismas uztvērējā gaismas starojuma enerģija tiek pārvērsta cita veida enerģijā – termiskā, kas izpaužas ķermeņu, kas absorbē gaismu, elektrisko, ķīmisko un pat mehānisko, uzkarsēšanā. Šādu transformāciju rezultātā uztvērēji noteiktā veidā reaģē uz gaismu vai tās izmaiņām.

Piemēram, dažas drošības sistēmas darbojas uz fotoelektriskiem gaismas uztvērējiem - fotoelementiem. Gaismas stari, kas iekļūst telpā ap aizsargājamo objektu, tiek vērsti uz fotoelementiem (9.6. att.). Ja kāds no šiem stariem tiek bloķēts, fotoelements nesaņems gaismas enerģiju un nekavējoties par to “ziņos”.

Saules paneļos fotoelementi pārvērš gaismas enerģiju elektroenerģijā. Daudzas mūsdienu saules elektrostacijas ir lieli saules paneļu “enerģijas lauki”.

Ilgu laiku fotogrāfiju uzņemšanai tika izmantoti tikai fotoķīmiski gaismas uztvērēji (fotofilma, fotopapīrs), kuros gaismas darbības rezultātā notiek noteiktas ķīmiskas reakcijas (9.7. att.).

No mums tuvākās zvaigznes Alfa Kentauri gaisma uz Zemi ceļo gandrīz 4 gadus. Tas nozīmē, ka, skatoties uz šo zvaigzni, mēs patiesībā redzam, kāda tā bija pirms 4 gadiem. Bet ir galaktikas, kas atrodas miljoniem gaismas gadu attālumā no mums (tas ir, gaismai ir vajadzīgi miljoniem gadu, lai tās sasniegtu!). Iedomājieties, ka šādā galaktikā ir augsto tehnoloģiju civilizācija. Tad izrādās, ka viņi redz mūsu planētu tādu, kāda tā bija dinozauru laikā!

Mūsdienu digitālajās kamerās fotofilmu vietā tiek izmantota matrica, kas sastāv no liela skaita fotoelementu. Katrs no šiem elementiem saņem "savu" gaismas plūsmas daļu, pārvērš to elektriskajā signālā un pārraida šo signālu uz noteiktu vietu ekrānā.

Dabiskie gaismas uztvērēji ir dzīvo radību acis (9.8. att.). Gaismas ietekmē acs tīklenē notiek noteiktas ķīmiskas reakcijas, rodas nervu impulsi, kuru rezultātā smadzenēs veidojas priekšstats par apkārtējo pasauli.

Uzziniet par gaismas ātrumu

Skatoties uz zvaigžņotajām debesīm, diez vai sapratīsi, ka dažas zvaigznes jau ir nodzisušas. Turklāt vairākas mūsu senču paaudzes apbrīnoja šīs pašas zvaigznes, un pat toreiz šīs zvaigznes neeksistēja! Kā tas var būt, ka no zvaigznes ir gaisma, bet pašas zvaigznes nav?

Fakts ir tāds, ka gaisma izplatās telpā ar ierobežotu ātrumu. Gaismas izplatīšanās ātrums c ir milzīgs, un vakuumā tas ir aptuveni trīssimt tūkstoši kilometru sekundē:

Gaisma pārvar vairāku kilometru attālumus sekundes tūkstošdaļās. Tāpēc, ja attālums no gaismas avota līdz uztvērējam ir mazs, šķiet, ka gaisma ceļo uzreiz. Bet gaismai no tālām zvaigznēm ir vajadzīgi tūkstošiem un miljoniem gadu, lai mūs sasniegtu.

Apkoposim to

Fizikālos ķermeņus, kuru atomi un molekulas izstaro gaismu, sauc par gaismas avotiem. Gaismas avoti ir termiski un fluorescējoši; dabīgs un mākslīgs; punkts un pagarināts. Piemēram, aurora ir dabisks, paplašināts luminiscējošas gaismas avots.

Ierīces, kas maina savus parametrus gaismas darbības rezultātā un ar kuru palīdzību var noteikt gaismas starojumu, sauc par gaismas uztvērējiem. Gaismas uztvērējos gaismas starojuma enerģija tiek pārvērsta cita veida enerģijā. Dzīvo būtņu redzes orgāni ir dabiski gaismas uztvērēji.

Gaisma pārvietojas pa telpu ar ierobežotu ātrumu. Ātrums

gaismas izplatīšanās vakuumā ir aptuveni: c = 3 10 m/s. Kontroles jautājumi

1. Kādu lomu cilvēka dzīvē spēlē gaisma? 2. Definējiet gaismas avotu. Sniedziet piemērus. 3. Vai Mēness ir gaismas avots? Paskaidrojiet savu atbildi. 4. Sniedziet dabisko un mākslīgo gaismas avotu piemērus. 5. Kas kopīgs siltuma un dienasgaismas gaismas avotiem? Kāda ir atšķirība? 6. Kādos apstākļos gaismas avots tiek uzskatīts par punktveida avotu? 7. Kādas ierīces sauc par gaismas uztvērējiem? Sniedziet dabiskās un mākslīgās gaismas uztvērēju piemērus. 8. Kāds ir gaismas ātrums vakuumā?

Vingrinājums Nr.9

1. Izveidojiet atbilstību starp gaismas avotu (skatiet attēlu) un tā veidu.

A dabīgā termiskā B mākslīgā termiskā C dabiskā luminiscējošā D mākslīgā luminiscējošā

2. Katrai rindai norādiet “papildu” vārdu vai frāzi.

a) sveces liesma, saule, zvaigzne, mēness, LED lampa;

b) datora ekrāns, zibens, kvēlspuldze, lāpa;

c) dienasgaismas spuldze, gāzes degļa liesma, uguns, radiolārija.

3. Aptuveni cik ilgs laiks nepieciešams, lai gaisma no Saules uz Zemi nobrauktu 150 miljonus km?

4. Kuros no norādītajiem gadījumiem Sauli var uzskatīt par punktveida gaismas avotu?

a) Saules aptumsuma novērošana;

b) Saules novērošana no kosmosa kuģa, kas lido ārpus Saules sistēmas;

c) laika noteikšana, izmantojot saules pulksteni.

5. Viena no astronomijā izmantotajām garuma vienībām ir gaismas gads. Cik metru ir gaismas gads, ja tas ir vienāds ar attālumu, ko gaisma veic vakuumā viena gada laikā?

6. Izmantojiet papildu informācijas avotus un noskaidrojiet, kurš un kā pirmais izmērīja gaismas ātrumu.

Šis ir mācību grāmatas materiāls

Eseja

Par tēmu: Gaismas parādības

Pabeidza: Khrapatovs D. A.

Pārbaudīts:

1. Gaisma. Gaismas avoti

2. Gaismas izplatīšanās

3. Gaismas atstarošana

4. Plakans spogulis

5. Spīdīgs un izkliedēts attēls

6. Gaismas laušana

8. Objektīva radītie attēli

Gaisma. Gaismas avoti

Gaisma ... tās nozīme mūsu dzīvē ir ļoti liela. Ir grūti iedomāties dzīvi bez gaismas. Galu galā visas dzīvās būtnes dzimst un attīstās gaismas un siltuma ietekmē.

Cilvēka darbība tās pastāvēšanas sākuma periodos - pārtikas iegūšana, aizsardzība no ienaidniekiem, medības - bija atkarīga no dienasgaismas. Tad cilvēks iemācījās radīt un uzturēt uguni, sāka apgaismot savu māju un medīt ar lāpām. Bet visos gadījumos viņa darbība nevarēja notikt bez apgaismojuma.

Debess ķermeņu raidītā gaisma ļāva noteikt Saules, zvaigžņu, planētu, Mēness un citu pavadoņu atrašanās vietu un kustību. Gaismas parādību izpēte palīdzēja radīt instrumentus, ar kuru palīdzību uzzinājām par debess ķermeņu uzbūvi un pat sastāvu, kas atrodas daudzu miljardu kilometru attālumā no Zemes. Pamatojoties uz novērojumiem ar teleskopu un planētu fotogrāfijām, tika pētīts to mākoņu segums, virsmas īpašības un rotācijas ātrums. Var teikt, ka astronomijas zinātne radās un attīstījās, pateicoties gaismai un redzei.

Gaismas izpēte ir pamats cilvēkiem tik ļoti nepieciešamā mākslīgā apgaismojuma radīšanai. Gaisma ir nepieciešama visur: satiksmes drošība ir saistīta ar priekšējo lukturu un ceļa apgaismojuma izmantošanu; militārajā ekipējumā izmanto signālraķetes un prožektorus; normāls darba vietas apgaismojums palīdz paaugstināt darba ražīgumu; Saules gaisma palielina organisma izturību pret slimībām un uzlabo cilvēka garastāvokli.

Kas ir gaisma? Kāpēc un kā mēs to uztveram?

Zinātnes nozari, kas veltīta gaismas izpētei, sauc arī par optiku (no grieķu optos — redzams, redzams).

Gaismas (optisko) starojumu rada gaismas avoti.

Ir dabiski un mākslīgi gaismas avoti. Dabiskie gaismas avoti ir Saule, zvaigznes, polārblāzma, zibens; mākslīgās - lampas, sveces, TV un citi.

Mēs redzam gaismas avotu, jo vārda radītais starojums krīt acīs. Taču redzam arī ķermeņus, kas nav gaismas avoti – kokus, mājas, telpu sienas, Mēnesi, planētas utt. Tomēr mēs tos redzam tikai tad, ja tos apgaismo gaismas avoti. Starojums, kas nāk no gaismas avotiem, krītot uz objektu virsmas, maina virzienu un iekļūst acīs.

2. Gaismas izplatīšanās

Optika ir viena no senākajām zinātnēm.

Ilgi pirms viņi uzzināja, kas ir gaisma, dažas tās īpašības tika atklātas un izmantotas praksē.

Pamatojoties uz novērojumiem un eksperimentiem, tika izveidoti gaismas izplatīšanās likumi, izmantojot gaismas stara jēdzienu.

Stars ir šī līnija, pa kuru izplatās gaisma.

Gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums.

Gaisma caurspīdīgā viendabīgā vidē izplatās pa taisnām līnijām.

Šim likumam mēs varam apsvērt piemēru - ēnas veidošanos:

Ja vēlamies neļaut lampas gaismai iekļūt acīs, varam to nobloķēt ar roku vai uzlikt lampai abažūru. Ja gaisma nepārvietotos taisnās līnijās, tā varētu saliekties ap šķēršļa malām un iekļūt mūsu acīs. Piemēram, jūs nevarat “bloķēt” skaņu ar roku, tā apbrauks šo šķērsli, un mēs to dzirdēsim.

Apskatīsim šo fenomenu eksperimentāli.

Paņemsim no lukturīša spuldzīti. Novietosim ekrānu zināmā attālumā no tā. Lampa pilnībā izgaismo ekrānu. Starp spuldzi un ekrānu novietosim necaurspīdīgu korpusu (piemēram, metāla lodi). Tagad uz ekrāna parādīsies tumšs aplis, jo aiz bumbas ir izveidojusies ēna - telpa, kurā neietilpst avota gaisma.

Bet mēs ne vienmēr redzam skaidri aprakstīto ēnu, kas tika iegūta aprakstītajā dzīves pieredzē. Ja gaismas avota izmērs ir daudz lielāks, tad ap ēnu veidosies pustumsa. Ja mūsu acs būtu ēnu apgabalā, mēs neredzētu gaismas avotu, bet no pustālās zonas mēs redzētu vienu no tā malām. Gaismas izplatīšanās likumu izmantoja senie ēģiptieši, lai uzstādītu kolonnas, pīlārus un sienas taisnā līnijā. Viņi novietoja kolonnas tā, lai visas pārējās nebūtu redzamas aiz acij tuvākās kolonnas.

3. Gaismas atstarošana

Novirzīsim gaismas staru no gaismas avota uz ekrānu. Ekrāns tiks izgaismots, bet mēs neredzēsim neko starp avotu un ekrānu. Ja novietosiet papīra lapu starp avotu un ekrānu, tas būs redzams. Tas notiek tāpēc, ka starojums, sasniedzot loksnes virsmu, tiek atstarots, maina virzienu un nonāk mūsu acīs. Viss gaismas stars kļūst redzams, ja gaiss starp ekrānu un gaismas avotu ir putekļains. Šajā gadījumā putekļu daļiņas atstaro gaismu un novirza to novērotāja acīs.

Gaismas atstarošanas likums:

Krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulāru atstarojošajai virsmai, kas ir uzcelta stara krišanas punktā.

Lai taisne MN ir spoguļa virsma, AO krītošais stars un OB atstarots stars, OC ir perpendikulāra spoguļa virsmai stara krišanas punktā.

Leņķi, ko veido krītošais stars AO un perpendikulārs OS (leņķis AOS), sauc par krišanas leņķi. To apzīmē ar burtu α (“alfa”). Leņķi, ko veido atstarotais stars OB un tas pats perpendikulārs OS (t.i. leņķis COB), sauc par atstarošanas leņķi, to apzīmē ar burtu β ("beta").

Pārvietojot gaismas avotu gar diska malu, mēs mainām staru kūļa krišanas leņķi. Atkārtosim eksperimentu, bet tagad katru reizi atzīmēsim krišanas leņķi un atbilstošo atstarošanas leņķi.

Novērojumi un mērījumi liecina, ka visām krišanas leņķa vērtībām tiek saglabāta vienlīdzība starp to un atstarošanas leņķi.

Tātad, otrais gaismas atstarošanas likums saka: atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi.

4. Plakans spogulis

Spoguli, kura virsma ir plakne, sauc par plaknes spoguli.

Kad priekšmets atrodas spoguļa priekšā, šķiet, ka aiz spoguļa atrodas līdzīgs objekts, to, ko mēs redzam aiz spoguļa, sauc par objekta attēlu.

Sākumā paskaidrosim, kā acs uztver pašu priekšmetu, piemēram, sveci. No katra griešanas punkta gaismas stari atšķiras visos virzienos. Daži no tiem iekļūst acī atšķirīgā starā. Acs redz (uztver) punktu vietā, no kurienes nāk stari, t.i. vietā, kur tie krustojas, kur punkts faktiski neatrodas.

Skatoties spogulī, mēs redzam iedomātu savas sejas attēlu.

Novietosim plakanā stikla gabalu vertikāli – tas kalpos kā spogulis. Bet tā kā stikls ir caurspīdīgs, tad arī redzēsim, kas aiz tā slēpjas. Novietojiet iedegtu sveci stikla priekšā. Mēs redzēsim viņas attēlu glāzē. Stikla otrā pusē (kur redzam attēlu) novietosim to pašu, bet neiedegtu sveci un pārvietosim, līdz tā šķiet iedegta. Tas nozīmēs, ka aizdegtas sveces attēls atrodas vietā, kur atrodas neaizdegtā svece.

Izmērīsim attālumu no sveces līdz stiklam un no stikla līdz sveces attēlam. Šie attālumi būs vienādi.

Pieredze arī rāda, ka sveces attēla augstums ir vienāds ar pašas sveces augstumu, t.i. Attēla izmēri plakanā spogulī ir vienādi ar objekta izmēriem.

Tātad pieredze rāda, ka priekšmeta attēlam plakanā spogulī ir šādas pazīmes: šis attēls ir virtuāls, tiešs, pēc izmēra vienāds ar objektu, tas atrodas tādā pašā attālumā aiz spoguļa, kā priekšmets atrodas priekšā. no spoguļa.

Attēlam plakanā spogulī ir vēl viena iezīme. Skatieties uz savas labās rokas attēlu plakanā spogulī, pirksti attēlā ir novietoti tā, it kā tā būtu jūsu kreisā roka.

5. Spīdīgs un izkliedēts attēls

Plakanā spogulī mēs redzam attēlu, kas maz atšķiras no paša objekta. Tas ir tāpēc, ka spoguļa virsma ir plakana un gluda, kā arī tāpēc, ka spogulis atstaro lielāko daļu uz to krītošās gaismas (70 līdz 90%).

Spoguļa virsma virza uz tās krītošu gaismas staru. Ļaujiet, piemēram, paralēlu Saules staru kūlim krist uz spoguļa. Stari tiek atspoguļoti arī paralēlā saišķī.

Viss, kas nav atspoguļots, t.i. raupja, negluda virsma izkliedē gaismu: tā visos virzienos atstaro paralēlu staru kūli, kas uz to krīt. Tas izskaidrojams ar to, ka raupja virsma sastāv no liela skaita ļoti mazu plakanu virsmu, kas atrodas nejauši, dažādos leņķos viena pret otru. Katra maza plakana virsma atstaro gaismu noteiktā virzienā. Bet visi kopā tie novirza atstarotos starus dažādos virzienos, t.i. izkliedē gaismu dažādos virzienos.

6. Gaismas laušana

Šķiet, ka ūdens glāzē nolaista karote vai zīmulis ir salauzts pie ūdens un gaisa robežas. Tas izskaidrojams tikai ar to, ka gaismas stariem, kas nāk no karotes, ūdenī ir atšķirīgs virziens nekā gaisā.

Gaismas izplatīšanās virziena izmaiņas, šķērsojot divu vidiņu robežu, sauc par gaismas laušanu.

Kad stars no stikla (ūdens) nonāk gaisā, laušanas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi.

Spēja lauzt starus dažādās vidēs ir atšķirīga. Piemēram, dimants lauž gaismas starus spēcīgāk nekā ūdens vai stikls.

Ja gaismas stars nokrīt uz dimanta virsmas 60* leņķī, tad stara laušanas leņķis ir aptuveni 21*. Pie tāda paša stara krišanas leņķa uz ūdens virsmas laušanas leņķis ir aptuveni 30*.

Kad stars pāriet no vienas vides uz otru, gaisma tiek lauzta šādās pozīcijās:

1. Krītošie un lauztie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulu, kas novilkts stara krišanas punktā pret abu mediju atdalīšanas plakni.

2. atkarībā no tā, kurā vidē stars nonāk, laušanas leņķis var būt mazāks vai lielāks par krišanas leņķi.

7. Lēcas

Gaismas atstarošana un laušana tiek izmantota, lai mainītu staru virzienu vai, kā saka, kontrolētu gaismas starus. Tas ir pamats īpašu optisko instrumentu, piemēram, prožektora, palielināmā stikla, mikroskopa, kameras un citu, radīšanai. Lielākā daļa no tiem ir objektīvs.

Optikā visbiežāk izmanto sfēriskās lēcas. Šādas lēcas ir korpusi, kas izgatavoti no optiskā vai organiskā stikla, ko ierobežo divas sfēriskas virsmas.

Lēcas ir dažādu veidu, no vienas puses ierobežotas ar sfērisku virsmu un no otras ar plakanu virsmu vai ieliektas-izliektas, bet visbiežāk tiek izmantotas izliektas un ieliektas.

Izliekta lēca pārvērš paralēlu staru kūli saplūstošā un savāc to vienā punktā. Tāpēc izliektu lēcu sauc par saplūstošo lēcu.

Ieliekta lēca pārvērš paralēlu staru kūli atšķirīgā staru kūlī. Tāpēc ieliektu lēcu sauc par atšķirīgu lēcu.

Mēs uzskatījām lēcas, kuras abās pusēs ierobežo sfēriskas virsmas. Bet tiek izgatavotas un lietotas arī lēcas, kuras no vienas puses ierobežo sfēriska virsma, bet no otras – plakana virsma jeb ieliektas-izliektas lēcas. Tomēr, neskatoties uz to, objektīvi vai nu saplūst, vai atšķiras. Ja lēcas vidusdaļa ir biezāka par malām, tad tā savāc starus, un, ja ir plānāka, tad izkliedē.

8. Objektīva radītie attēli

Izmantojot objektīvu, jūs varat kontrolēt gaismas starus. Taču ar objektīva palīdzību var ne tikai savākt un izkliedēt gaismas starus, bet arī iegūt dažādus objektu attēlus. Pateicoties šai lēcu spējai, tās tiek plaši izmantotas praksē. Tātad objektīvs filmu kamerā nodrošina simtiem reižu palielinājumu, un kamerā objektīvs arī nodrošina samazinātu fotografējamā objekta attēlu.

1. Ja objekts atrodas starp objektīvu un tā fokusu, tad tā attēls ir palielināts, virtuāls, tiešs un tas atrodas tālāk no objektīva nekā objekts.

Šis attēls tiek iegūts, izmantojot palielināmo stiklu, montējot pulksteņus, lasot nelielu tekstu utt.

2. Ja objekts atrodas starp fokusu un objektīva dubulto fokusu, tad objektīvs dod savu palielināto, apgriezto, reālo attēlu; tas atrodas objektīva otrā pusē attiecībā pret objektu, pārsniedzot dubultā fokusa attālumu.

Šis attēls tiek izmantots projekcijas ierīcē, filmu kamerā.

3. Objekts atrodas aiz dubultā attāluma no objektīva.

Šajā gadījumā objektīvs nodrošina samazinātu, apgrieztu, reālu objekta attēlu, kas atrodas objektīva otrā pusē starp tā Fox un dubulto fokusu.

Šo attēlu izmanto fotoiekārtās.

Lēca ar izliektākām virsmām vairāk lauž starus nekā lēca ar mazāku izliekumu. Tāpēc izliektāka objektīva fokusa attālums ir mazāks nekā mazāk izliektam objektīvam. Objektīvs ar īsāku fokusa attālumu rada lielāku palielinājumu nekā garāks fokusa attāluma objektīvs.

Objekta palielinājums būs lielāks, jo tuvāk fokusam objekts atrodas. Tāpēc, izmantojot objektīvus, iespējams iegūt attēlus ar lielu un ļoti lielu palielinājumu. Tādā pašā veidā varat iegūt attēlus ar dažādiem samazinājumiem.

Literatūra

1. Gaisma. Gaismas avoti.

2. Miopija un tālredzība. Brilles.

3. Gaisma. Rediģēja N.A. Dzimtene