Геометрическая оптика. Что такое тень на самом деле? Новый взгляд на природные явления Формы организации работы детей

Основные законы геометрической оптики известны ещё с древних времен. Так, Платон (430 г. до н.э.) установил закон прямолинейного распространения света. В трактатах Евклида формулируется закон прямолинейного распространения света и закон равенства углов падения и отражения. Аристотель и Птолемей изучали преломление света. Но точных формулировок этих законов геометрической оптики греческим философам найти не удалось.

Геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики, когда длина световой волны стремится к нулю.

Простейшие оптические явления, например возникновение теней и получение изображений в оптических приборах, могут быть поняты в рамках геометрической оптики.

В основу формального построения геометрической оптики положено четыре закона , установленных опытным путем:

· закон прямолинейного распространения света;

· закон независимости световых лучей;

· закон отражения;

· закон преломления света.

Для анализа этих законов Х. Гюйгенс предложил простой и наглядный метод, названный впоследствии принципом Гюйгенса .

Каждая точка, до которой доходит световое возбуждение, является , в свою очередь, центром вторичных волн ; поверхность, огибающая в некоторый момент времени эти вторичные волны, указывает положение к этому моменту фронта действительно распространяющейся волны.

Основываясь на своем методе, Гюйгенс объяснил прямолинейность распространения света и вывел законы отражения и преломления .

Закон прямолинейного распространения света :

· свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно .

Доказательством этого закона является наличие тени с резкими границами от непрозрачных предметов при освещении их источниками малых размеров.

Тщательные эксперименты показали, однако, что этот закон нарушается, если свет проходит через очень малые отверстия, причем отклонение от прямолинейности распространения тем больше, чем меньше отверстия.

Астрономической иллюстрацией прямолинейного распространения света и, в частности, образования тени и полутени может служить затенение одних планет другими, например затмение Луны , когда Луна попадает в тень Земли (рис. 7.1). Вследствие взаимного движения Луны и Земли тень Земли перемещается по поверхности Луны, и лунное затмение проходит через несколько частных фаз (рис. 7.2).

Закон независимости световых пучков :

· эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того , действуют ли одновременно остальные пучки или они устранены.

Разбивая световой поток на отдельные световые пучки (например, с помощью диафрагм), можно показать, что действие выделенных световых пучков независимо.

Закон отражения (рис. 7.3):

· отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром , проведенным к границе раздела двух сред в точке падения ;

· угол падения α равен углу отражения γ: α = γ

Рис. 7.3 Рис. 7.4

Для вывода закона отражения воспользуемся принципом Гюйгенса. Предположим, что плоская волна (фронт волны АВ со скоростью с , падает на границу раздела двух сред (рис. 7.4). Когда фронт волны АВ достигнет отражающей поверхности в точке А , эта точка начнет излучать вторичную волну .

· Для прохождения волной расстояния ВС требуется время Δt = BC / υ . За это же время фронт вторичной волны достигнет точек полусферы, радиус AD которой равен: υ Δt = ВС. Положение фронта отраженной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью DC , а направление распространения этой волны – лучом II. Из равенства треугольников ABC и ADC вытекает закон отражения : угол падения α равен углу отражения γ.

Закон преломления (закон Снелиуса ) (рис. 7.5):

· луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости;

· отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред .

Рис. 7.5 Рис. 7.6

Вывод закона преломления. Предположим, что плоская волна (фронт волны АВ ), распространяющаяся в вакууме вдоль направления Iсо скоростью с , падает на границу раздела со средой, в которой скорость ее распространения равна u (рис. 7.6).

Пусть время, затрачиваемое волной для прохождения пути ВС , равно Dt . Тогда ВС = с Dt . За это же время фронт волны, возбуждаемой точкой А в среде со скоростью u , достигнет точек полусферы, радиус которой AD = u Dt . Положение фронта преломленной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью DC , а направление ее распространения – лучом III. Из рис. 7.6 видно, что

Отсюда следует закон Снелиуса :

Несколько иная формулировка закона распространения света была дана французским математиком и физиком П. Ферма.

Физические исследования относятся большей частью к оптике, где он установил в 1662 г. основной принцип геометрической оптики (принцип Ферма). Аналогия между принципом Ферма и вариационными принципами механики сыграла значительную роль в развитии современной динамики и теории оптических инструментов.

Согласно принципу Ферма , свет распространяется между двумя точками по пути, для прохождения которого необходимо наименьшее время .

Покажем применение этого принципа к решению той же задачи о преломлении света.

Луч от источника света S , расположенного в вакууме идет до точки В , расположенной в некоторой среде за границей раздела (рис. 7.7).

В каждой среде кратчайшим путем будут прямые SA и AB . Точку A охарактеризуем расстоянием x от перпендикуляра, опущенного из источника на границу раздела. Определим время, затраченное на прохождение пути SAB :

.

Для нахождения минимума найдем первую производную от τ по х и приравняем ее к нулю:

отсюда приходим к тому же выражению, что получено исходя из принципа Гюйгенса: .

Принцип Ферма сохранил свое значение до наших дней и послужил основой для общей формулировки законов механики (в том числе теории относительности и квантовой механики).

Из принципа Ферма вытекает несколько следствий.

Обратимость световых лучей : если обратить луч III (рис. 7.7), заставив его падать на границу раздела под углом β, то преломленный луч в первой среде будет распространяться под углом α, т. е. пойдет в обратном направлении вдоль луча I.

Другой пример – мираж , который часто наблюдают путешественники на раскаленных солнцем дорогах. Они видят впереди оазис, но когда приходят туда, кругом оказывается песок. Сущность в том, что мы видим в этом случае свет, прошедший над песком. Воздух сильно раскален над самой дорогой, а в верхних слоях холоднее. Горячий воздух, расширяясь, становится более разреженным и скорость света в нем больше, чем в холодном. Поэтому свет проходит не по прямой, а по траектории с наименьшим временем, заворачивая в теплые слои воздуха.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления (оптически менее плотной)( > ), например из стекла в воздух, то, согласно закону преломления, преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления β больше, чем угол падения α (рис. 7.8 а ).

С увеличением угла падения увеличивается угол преломления (рис. 7.8 б , в ), до тех пор, пока при некотором угле падения () угол преломления не окажется равным π/2.

Угол называется предельным углом . При углах падения α > весь падающий свет полностью отражается (рис. 7.8 г ).

· По мере приближения угла падения к предельному, интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного – растет.

· Если , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего (рис. 7.8 г ).

· Таким образом , при углах падения в пределах от до π/2 , луч не преломляется , а полностью отражается в первую среду , причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.

Предельный угол определим из формулы:

;

.

Явление полного отражения используется в призмах полного отражения (Рис. 7.9).

Показатель преломления стекла равен n » 1,5, поэтому предельный угол для границы стекло – воздух = arcsin (1/1,5) = 42°.

При падении света на границу стекло – воздух при α > 42° всегда будет иметь место полное отражение.

На рис. 7.9 показаны призмы полного отражения, позволяющие:

а) повернуть луч на 90°;

б) повернуть изображение;

в) обернуть лучи.

Призмы полного отражения применяются в оптических приборах (например, в биноклях, перископах), а также в рефрактометрах, позволяющих определять показатели преломления тел (по закону преломления, измеряя , определяем относительный показатель преломления двух сред, а также абсолютный показатель преломления одной из сред, если показатель преломления второй среды известен).

В волоконных деталях применяют стеклянное волокно, световедущая жила (сердцевина) которого окружается стеклом – оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Свет, падающий на торец световода под углам больше предельного , претерпевает на поверхности раздела сердцевины и оболочки полное отражение и распространяется только по световедущей жиле.

Световоды используются при создании телеграфно-телефонных кабелей большой емкости . Кабель состоит из сотен и тысяч оптических волокон тонких, как человеческий волос. По такому кабелю, толщиной в обычный карандаш, можно одновременно передавать до восьмидесяти тысяч телефонных разговоров.

Кроме того, световоды используются в оптоволоконных электронно-лучевых трубках, в электронно-счетных машинах, для кодирования информации, в медицине (например, диагностика желудка), для целей интегральной оптики.

разработка урока по физике 8 кл.

цель: изучить понятие свет и источники света.

образовательные : познакомить учащихся с естественными и искусственными источниками света, объяснить закон прямолинейного распространения света, рассмотреть природу солнечных и лунных затмений, закрепить умение построения хода лучей при образования тени и полутени; продолжить работу по формированию экспериментальных исследовательских умений.

воспитательные : формировать познавательный интерес; воспитывать умение работать в группе и уважительно относиться к мнению одноклассников; способствовать формированию научного мировоззрения,

развивающие : развивать внимание, воображение, наблюдательность, логическое и критическое мышление. способствовать развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в ходе урока и при выполнении домашнего задания с использованием различных источников информации и современных информационных технологий;создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности

Формы организации работы детей:

Индивидуальная, фронтальная, групповая,

Формы обучения: наглядные, практические (упражнения); фронтальная работа, самостоятельная работа, беседа по вопросам, индивидуальные задания.

Тип и вид урока: изучение нового материала,

Методы обучения:

эвристический метод,

исследовательский,

объяснительно-репродуктивный,

побуждающий,

Оборудование: компьютер или ноутбук для учителя, мультимедийный проектор, экран, источники света, тела разных размеров.
Результаты учебного занятия:

Предметные - обобщить и систематизировать знания учащихся об источниках света, законах распространения света, значения света в жизни человека выяснить; сформировать умения объяснять причины образования тени и полутени, солнечных и лунных затмений; формировать умение проводить опыты, объяснять результаты исследований.

Метапредметные - развить творческие способности учащихся в ходе выполнения творческих заданий; развить навыки использования информационных технологий и различных источников информации для решения познавательных задач; расширить кругозор учащихся, показать применение теоретических знаний на практике; развить способность к анализу и творческую активность, умение логически мыслить; развивать интерес и логическое мышление путем решения учебных проблем, объяснений интересных фактов.

Личностные - формирование активной жизненной позиции, чувства коллективизма и взаимопомощи, ответственность каждого за конечные результаты; воспитание самостоятельности, трудолюбия, настойчивости в достижении цели.

ход урока:

1. Орг момент. Проверка готовности к уроку, настрой на работу.

Здравствуйте ребята, проверьте готовность к уроку (принадлежности, учебник, тетрадь)

2. Подготовка к восприятию нового материала.

Ребята! Мы продолжаем знакомиться с новыми понятиями в физике, открывать для себя, что-то новое, интересное. А сколько еще и неисследованного вокруг? Интерес ко всему неизведанному возникает, когда человек трудиться сам.

Хоть выйди ты не в белый свет, а в поле за околицу,
Когда идешь за кем - то в след, дорога не запомнится.
За то куда б ты не попал, и по какой распутице
Дорогу ту, что сам искал, вовек не позабудется!

Итак, в начале я предлагаю вам определить тему урока (работа с карточками) Ребята перед вами задания в которых зашифрован номер телефона, по которому вы можете узнать тему урока, но в начале надо отгадать номер телефона.

Вопросы:

1. Сколько планет в нашей солнечной системе освещает Солнце? (8)

2. Ежегодно по утрам
Он в окошко входит к нам.
Если он уже вошёл,

5.Лодыгин................... изобрел электрическую лампочку накаливания

6. День ушел, померкли дали,

Птички петь уж перестали -

Что мерцает в небе? (9-Звезды, 2- лампочка, 8- светлячки)

7. Молока плеснул немножко

Кто-то звездною дорожкой,

В небе бархатном она

Растворилась, чуть видна.

Вверх смотрю - уж не уснуть!

8. Вдруг зажегся на травинке
Настоящий огонёк.
Это с лампочкой на спинке

Сверкает, моргает,

10. Голова огнем пылает,
Тело тает и сгорает.
Я полезной быть хочу:
Лампы нет – я посвечу.

(9-Свеча, 1-фонарик, 7-телефон)

11. Слуги его Величества
Светлейшего Электричества.
В поклонах стоят вдоль дороги
И светят прохожим под ноги.
(8-автомобили, 2-электрики,4-Фонари .)

Молодцы, отгадали номер телефона, а теперь позвоним по номеру и узнаем что нам делать дальше. (звонят)

Вопрос по телефону: Догадайтесь,что же объединяет вопросы в карточке, это и есть тема урока? (свет) Запишем тему урока: «Свет. Источники света. Распространение света»

2. Объяснение нового материала

Задание № 1: Ребята, я предлагаю изучить список ключевых слов новой темы и индивидуально заполнить колонки следующей таблицы: (у детей на парте имеется таблица)

Интересно то, что вы, ребята, еще только приступили к изучению новой темы, но уже проявили знания о некоторых понятиях.

Какова же цель урока?

что такое свет,какие существуют источники света;какие источники являются точечными;как распространяется в однородной среде свет;

Давайте на минутку закроем глаза и представим себе “жизнь во тьме”!!! Видите ли вы красоту нашего мира? Какие у вас ощущения? Мир для нас стал бледнее...Трудно представить себе жизнь без света. Ведь все живое существует и развивается под влиянием света и тепла. Что нам помогает познавать окружающий мир? Свет... Его значение в нашей жизни очень велико. Сегодня мы поговорим об одной из областей физики, где изучаются световые явления. Вы узнаете: что такое свет, какие тела являются источниками света, каковы законы распространения света.

Деятельность человека в начальные периоды его существования - добыча пищи, защита от врагов- была зависима от света. Свет, благодаря тому, что глаз человека способен его воспринимать, является важнейшим средством познания природы. Когда после продолжительной темноты наступает рассвет, то кажется, все оживает: и деревья, и вода. И небо. И птицы. Зрение позволяет нам узнать об окружающем мире больше, чем все остальные органы чувств вместе взятые. Исследование световых явлений позволило создать такие приборы, с помощью которых определили расположение и движение, и даже состав небесных тел. А также удалось заглянуть внутрь тел. С помощью микроскопа рассмотрели состав клетки, изучили строение бактерий, кровяных тел.

Свет нужен везде: Безопасность движения транспорта на дорогах связана с применением фар, освещением улиц; в военной технике используют осветительные ракеты, прожектора. Свет повышает сопротивляемость организма болезням, улучшает здоровье и настроение человека. Освещение рабочего места повышает работоспособность.

Итак, что же такое свет? Найдем определение в учебнике (стр.147) запишем. свет - это излучение, но та лишь его часть, которая воспринимается глазом;

Второй вопрос, который мы ставили, что такое источники света? (найдем точное определение в учебнике стр.147) Источники - тела способные излучать свет.

Мы видим не только источники света, но и тела, которые не являются источниками света, - книгу, парту, дома, и т.д.

Эти предметы мы видим только тогда, когда они освещены.

Излучение, идущее от источника света, попав на предмет, меняет свое направление и попадает в глаз.

что мы хотели узнать об источниках света ? (их виды)

Итак, для лучшего понимания я вам сейчас продемонстрирую имеющиеся в кабинете физики источники (демонстрирует горящую свечу, электрическую лампу накаливания, люминесцентную лампу, лазер, фосфоресцирующий экран, источник ультрафиолетового излучения). Солнце, огонь, молния, раскаленный кусок металла - примеры тепловых источников света, которые светятся потому, что имеют высокую температуру. Удивительными тепловыми источниками являются звезды - небесные тела огромного размера. Многие из них гораздо больше Солнца. Так как звезды находятся от нас очень далеко, то на небе они видны как светящиеся точки. О таких объектах говорят как о точечных источниках света.

Есть вещества, которые сами начинают светиться после освещения. Их называют люминесцирующими веществами. В переводе с латинского «люминесценция» означает «Свечение». Вызвать люминесценцию иногда может механический удар. Если специально изготовленные стеклянные трубки, наполненные различными разреженными газами, подключить к источнику тока высокого напряжения, то в газах возникает электрический ток - разряд. Такие трубки называют газоразрядными. Цвет свечения в них зависит от природы газа и степени его разряжения.

Учитель дает точные определения понятий: источники света - это тела, которыми создается световое (оптическое) излучение. Источники света мы видим потому, что создаваемое ими излучение попадает нам в глаза. Общим принципом, на котором основано действие всех источников света, является превращение какой-либо энергии в световую энергию.

физ минутка

если услышите название источника света естественного поднимите правую руку, искусственного- левую, теплового- поверните голову направо, точечного - поверните голову налево

Задание 2

Поставьте свечу и экран с вертикальной щелью на лист белой бумаги. Зажгите свечу и наблюдайте полоску света за экраном.

Отметьте карандашом на бумаге точку А около свечи, точку В напротив щели и точку С на луче света за экраном. Уберите экран и с помощью линейки проведите прямую АВ, соединяющую свечу и щель в экране. Затем проведите прямую ВС вдоль полоски света за экраном. Убедитесь, что прямая ВС является продолжением прямой АВ. Сделайте вывод.

Задание 3

Оставьте горящую свечу в точке А, а экран поместите в точку С. Между источником света и экраном поместите в точку В непрозрачный цилиндр. Включите лампу и наблюдайте распространение света за цилиндром. Сделайте вывод.

Переместите цилиндр вплотную к экрану и осветите его светом. Удаляя и приближая источник света к цилиндру, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране. Проанализируйте полученный результат.

Предположительные ответы учащихся – записываем на доске.

Свет распространяется по прямой линии.

Яркость светового луча зависит от расстояния до источника.

От расстояния до источника зависит расходимость луча.

Экран является преградой для света.

Размеры тени зависят от расстояния между предметом и источником света.

Форма тени зависит от расположения предмета и источника света.

Все выводы, высказанные вами верны, но я хочу обратить внимание только на один из них. Он является одним из четырех основных законов распространения света.

Свет в однородной среде от источника распространяется прямолинейно и во все стороны. Линия, вдоль которой распространяется свет, называется световым лучом . Существует несколько опытных доказательств этого закона. Экран освещается осветителем. На пути распространения света помещают непрозрачный диск. На экране появляется четкое изображение тени. Область пространства, в которую не попадает свет от источника света, называется тенью. Опыт повторяется, но источник света сначала медленно приближают к непрозрачному диску, а затем – удаляют от него. Внимание учащихся обращают на размеры и форму тени. Размеры тени зависят от расстояния до источника света. При приближении источника света размеры тени возрастают. При увеличении расстояния между источником и предметом размеры тени уменьшаются до размеров предмета. Непрозрачный диск из предыдущего опыта освещается двумя рядом расположенными осветителями. На экране видна область, куда не попадает свет ни от одного из осветителей, и бледные тени диска. Частично освещенное пространство называют полутенью. Глобус Земли освещается проекционным аппаратом. Белый шарик, имитирующий Луну, на высокой тонкой стойке перемещают вокруг глобуса. Когда шарик находится между осветителем и глобусом, его тень падает на поверхность глобуса. В том месте Земли, куда попадает тень от Луны, наблюдается солнечное затмение. Когда шарик при перемещении вокруг глобуса входит в тень от глобуса, он перестает освещаться источником света. Если Луна при своем обращении вокруг Земли попадает в тень, отбрасываемую Землей, то наблюдается лунное затмение. При освещении глобуса Земли двумя осветителями видно, что шарик, имитирующий Луну, отбрасывает тень и полутень. Если люди на поверхности Земли находятся в области тени, то они наблюдают полное солнечное затмение, а при нахождении в области полутени – наблюдают частичное солнечное затмение.

физминутка «Дырка в ладони »

Выполняем практическую работу 2 часть

Образование тени и полутени от двух источников света

Наблюдение прямолинейного распространения света. Образования тени и полутени.

Используя две лампы, источник тока, ключ, проводники, переменный реостат соберите электрическую цепь. Непрозрачное тело, экран.

Лампы расположите на расстоянии 1-2 см друг от друга.

Экран расположите на расстоянии 20-25 см от ламп.

Замкните цепь.

Поместите непрозрачный предмет между лампами и экраном.

Прикройте рукой одну лампу. Отметьте на экране область тени.

Прикройте рукой другую лампу. Отметьте на экране область тени.

Получите область тени от двух ламп.

Добейтесь, изменяя положение предмета, частичного наложения теней друг на друга.

Нарисуйте на экране зону тени и полутени.

По результатам исследования сделайте вывод.

III. Решение задач:

Человеку, читающему книгу, безразлично, справа или слева от него находится источник света. Почему при письме так важно, чтобы свет падал слева?

Солнце сияет, а месяц светит.(объясните смысл этой пословицы)

Определите длину тени от человека, рост которого 160 см., если длина тени от метровой линейки равна 1,5 метра?

IV. Интересные факты:

Интересно спасает жизнь морской червь. Когда краб перекусывает его, задняя часть червя ярко вспыхивает. Краб устремляется к ней, пострадавший червь прячется, и через некоторое время на месте отсутствующей части вырастает новая.

В Бразилии и Уругвае водятся красновато-коричневые светлячки с рядами ярко-зеленых огоньков вдоль туловища и ярко-красной “лампочкой” на голове. Известны случаи, когда эти природные светильники- обитатели джунглей – спасали жизнь людей: во время испано-американской войны врачи оперировали раненых при свете светлячков, насыпанных в бутылку.

В XVIII веке на побережье Кубы высадились англичане, а ночью увидели в лесу тирады огней. Они подумали, что островитян слишком много и отступили, а на самом деле это были светлячки.

Направление на север в северном полушарии определяют, встав в полдень спиной к Солнцу. Тень, отброшенная человеком, словно стрелка, укажет на север. В южном полушарии тень покажет на юг.

Гамбургский алхимик Бранд всю жизнь искал секрет получения “философского камня”, который превращал бы все в золото. Однажды он налил в сосуд мочу и стал ее подогревать. Когда жидкость испарилась, на дне остался черный осадок. Бранд решил прокалить его на огне. На стенках сосуда стало накапливаться белое вещество, похожее на воск. Оно светилось! Алхимик думал, что осуществил свою мечту. На самом деле он получил ранее неизвестный химический элемент – фосфор.(несущий свет)

Учащиеся отвечают на вопросы:

Учитель : У Козьмы Пруткова есть афоризм: “Если у тебя спрошено будет: что полезнее, Солнце или месяц? - ответствуй: месяц. Ибо Солнце светит днем, когда и без того светло, а месяц - ночью”. Прав ли Козьма Прутков? Почему?

Учитель : Назовите источники света, которыми вам приходилось пользоваться при чтении?

Учитель : Нагретый утюг и горящая свеча являются источниками излучения. Чем отличаются друг от друга создаваемые этими приборами излучения?

Учитель : Из древнегреческой легенды о Персее: “Не далее полета стрелы было чудовище, когда Персей взлетел высоко в воздух. Тень его упала в море, и с яростью ринулось чудовище на тень героя. Персей смело бросился с высоты на чудовище и глубоко вонзил ему в спину изогнутый меч”.

Учитель : Что такое тень и какой физический закон позволяет объяснить ее образование?

Учитель : От чего на самом деле зависит видимая форма Луны?

Учитель : Решаем качественные задачи.

1. Как можно расположить источники света, чтобы во время операции тень от рук хирурга не закрывало место операции?

Ответ : Расположить несколько ламп над головой

2. Почему в облачный день предметы не дают тени?

Ответ : Предметы освещены рассеянным светом, освещенность со всех сторон одинакова.

3. Можно ли наблюдать солнечное и лунное затмения с любых точек на поверхности Земли?

Ответ : Лунное да. Солнечное нет.

4. Может ли велосипедист обогнать свою тень?

Ответ : Да, если тень образуется на стене, параллельно которой движется велосипедист, а источник света движется быстрее велосипедиста в том же направлении.

5. Как зависит размер полутени от размеров источника света?

Ответ : Чем больше источник, тем больше полутень.

6. При каком условии тело должно давать на экране резкую тень без полутени?

Ответ : Если размер источника света гораздо меньше размеров тела.

Тест:

1. Источники света бываю

А. ... только естественные.

Б. ... только искусственные.

В. ... естественные и искусственные

2. Какой источник света называется точечным?

А. Светящееся тело маленького размера. Б. источник, размеры которого гораздо меньше расстояния до него. В. Очень слабо светящееся тело.

3. Как распространяется свет в однородной среде?

А. прямолинейно

Б. криволинейно.

В. По любой линии соединяющей источник и предмет.

4. Как подразделяются источники света

А. Точечные и протяженные

Б. механические

В. тепловые

5. Источником видимого света является?

А) Нагретый электрический чайник

Б) Телевизионная антенна.

В) Дуга при сварке

6. Среди перечисленных источников не излучает свет?

А) Костер;

Б) Радиатор;

В) Солнце.

7. Что с собой представляет тень?

А) Область пространства, куда вследствие прямолинейного распространения не попадает свет.

Б).Темное место за предметом

В) Место, которое не видит человек

8. Что такое полутень? Каким должен быть источник.

А) Место, куда свет частично попадает. Протяженным.

Б) Место, где есть свет, но его мало.

В) Область пространства, где есть и тень и свет. Точечным.

9. Какую линию называют световым лучом?

А) Линию, исходящую от источника света

Б Линию, вдоль которой распространяется энергия от источника света.

В) Линию, по которой свет от источника попадает в глаз.

Учитель : Ответы вам предлагаются, и вы сами можете оценить свою работу:

0 ошибок – 5

1-2 ошибки - 4

3-4 ошибки – 3

5-6 ошибок - 2

Учитель : Сегодня на уроке мы познакомились с источниками света, узнали о том, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательство: образование тени и полутени, солнечные и лунные затмения.

Учитель : Достигли мы цели, какую поставили в начале урока?

Ученики: Закрепили изучаемый материал; проверили полученные знания.

Эксперимент : Возьмите метровую палку и на улице измерьте размер ее тени. Затем определите реальную высоту деревьев, домов. столба, измеряя их тени.

Ваше настроение в конце урока и отразите его на смайлике.

Учитель : Ребята! В заключение хочу сказать. Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он также как и все восхищается красотой и величием мира, но за этой всем доступной красотой ему открывается еще одна красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий.

закрепление

Выбери к каждому вопросу правильные ответы (на один вопрос может быть больше одного ответа). Например, если на первый вопрос считаешь правильными ответы под номером 3 и 5, то записывай так: 1 (3,5), если правильного ответа нет, то 1(-).

Рефлексия. Синквейн.

Слово «синквейн» происходит от французского слова, которое означает «пять». Таким образом, синквейн – это стихотворение, состоящее из пяти строк:
1 – одно слово, обычно существительное, отражающее главную идею;
2 – два слова, прилагательные, описывающие основную мысль;
3 – три слова, глаголы, описывающие действия в рамках темы;
4 – фраза из нескольких слов, показывающая отношение к теме;
5 – слово или несколько слов, связанные с первым, отражающие сущность темы.

Вопросы:

1. Сколько планет в нашей солнечной системе освещает Солнце?

2. Ежегодно по утрам
Он в окошко входит к нам.
Если он уже вошёл,
Значит, день пришёл. (ответы:2 -ветер, 9-свет, 3- шум)

3. Висит груша- нельзя скушать? (0-лампочка, 2- новогодняя игрушка, 6- рисунок)

4. Все ест, а воду боится? (0- кошка, 5- огонь, 9 -ребенок)

5.Лодыгин..(числительное)............ изобрел электрическую лампочку накаливания

6. День ушел, померкли дали,

Птички петь уж перестали -

Улеглись до зорьки в гнездах...

Что мерцает в небе?

(9-Звезды, 2- лампочка, 8- светлячки)

7. Молока плеснул немножко

Кто-то звездною дорожкой,

В небе бархатном она

Растворилась, чуть видна.

Вверх смотрю - уж не уснуть!

Что же в небе? (1-Луна, 3- комета, 2-Млечный Путь)

8. Вдруг зажегся на травинке
Настоящий огонёк.
Это с лампочкой на спинке
Сел на травку … (7-светлячок, 4-жук, 3- комар)

Сверкает, моргает,
Кривые стрелы пускает. (1 -снайпер, 2-молния, 7- Зевс)

10. Голова огнем пылает,
Тело тает и сгорает.
Я полезной быть хочу:
Лампы нет – я посвечу. (9-Свеча, 1-фонарик, 7-телефон)

11. Слуги его Величества
Светлейшего Электричества.
В поклонах стоят вдоль дороги
И светят прохожим под ноги. (8-автомобили, 2-электрики,4-Фонари.)

Задание 1

Задание 2

Задание 1

Поставьте экран с вертикальной щелью на лист белой бумаги. включите фонарь телефона и наблюдайте полоску света за экраном.

Сделайте вывод о том, как распространяется свет (по прямой, по кривой)

Задание 2

1.Горящую свечу, экран поместите напротив друг друга. Между источником света и экраном поместите непрозрачный цилиндр. Переместите цилиндр вплотную к экрану и отодвиньте от экрана, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране.

2.Удаляя и приближая источник света к цилиндру, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране. Проанализируйте полученный результат. Сделайте вывод.

Задание 1

Поставьте экран с вертикальной щелью на лист белой бумаги. включите фонарь телефона и наблюдайте полоску света за экраном.

Сделайте вывод о том, как распространяется свет (по прямой, по кривой)

Задание 2

1.Горящую свечу, экран поместите напротив друг друга. Между источником света и экраном поместите непрозрачный цилиндр. Переместите цилиндр вплотную к экрану и отодвиньте от экрана, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране.

2.Удаляя и приближая источник света к цилиндру, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране. Проанализируйте полученный результат. Сделайте вывод.

Задание 1

Поставьте экран с вертикальной щелью на лист белой бумаги. включите фонарь телефона и наблюдайте полоску света за экраном.

Сделайте вывод о том, как распространяется свет (по прямой, по кривой)

Задание 2

1.Горящую свечу, экран поместите напротив друг друга. Между источником света и экраном поместите непрозрачный цилиндр. Переместите цилиндр вплотную к экрану и отодвиньте от экрана, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране.

2.Удаляя и приближая источник света к цилиндру, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране. Проанализируйте полученный результат. Сделайте вывод.

В мире происходит столько всего интересного на видимом и невидимом уровнях. Сталкиваются галактики, зажигаются и исчезают звезды, образовываются новые вещества, зарождается и исчезает жизнь. Что такое человек на фоне всех этих процессов? Что мы знаем о мире и о себе? Понимаем ли суть явлений, и задумываемся ли мы над простыми вопросами:

• Что такое тень?
• Почему в тени прохладно?
• Почему на полюсах нашей планеты лежит снег?
• Как мы видим предметы?

Зная свойства фотонов-3 и фотонов-4 , можно ответить на эти вопросы с позиции знаний ИСКОННОЙ ФИЗИКИ АЛЛАТРА .

Из школьного курса по физике (геометрическая оптика) нам известно, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно, чем объясняются явления тени и полутени.

“Тень — место, защищённое от попадания прямых солнечных лучей, тёмное отражение на чём-нибудь от предмета, освещенного с противоположной стороны”.

Давайте заглянем в доклад ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА :

“Благодаря фотонам--3 обеспечивается энергетический поток (а также различные силовые взаимодействия в материальном мире)”.

“Потоки фотонов--3 не несут тепло, они его создают при разрушении частичек, с которыми сталкиваются.”

Так вот, получается, что тень от объекта — это место, закрытое от прямых потоков фотонов-3. А раз их нет, то там не происходит выделение тепла в результате разрушения материи!

Выходит, что в тени прохладнее не потому, что она закрыта от потоков тепла идущего, например, от Солнца, а потому, что там тепло просто не создаётся (!!!), как на поверхности освещенных объектов.

А от чего же зависит количество создаваемого тепла при взаимодействии потока фотонов-3 с веществом?

Для поиска ответа на этот вопрос нам опять стоит заглянуть в доклад:

“Чем больше поток фотонов--3, направленных под прямым углом к материальному объекту, тем больше образуется тепла”.

Зная это, понятно, почему на полюсах нашей планеты лежит снег и там холоднее, чем на экваторе.

Краткая справка:

Северный полюс (Арктика) — одно из самых холодных мест на Земле. В самый теплый период летом температура держится около 0 °C, зимой же падение температуры может достигать до -40 °C. Однако на Южном полюсе (Антарктика) ещё холоднее, температура летом и зимой может колебаться от -30 °C до -75 °C.

Современные же учёные считают, что тепло, которое идёт с лучами от солнца, в приполярных широтах рассеивается по большей территории, чем на экваторе. Поэтому полярные широты обделены солнечным теплом, т.е. на одинаковые площади поверхности (на экваторе и на полюсе) приходится разное количества тепла.

Но на самом деле, фотоны не переносят тепло от солнца. Тепло создаётся фотонами-3 при взаимодействии с поверхностью нашей планеты!

Каждый видел, во что превращается газета, которая летом долгое время пролежала у окна. Как выгорает краска под действием солнечных лучей. Это как раз и есть видимый результат силового воздействия фотонов-3, который разрушает материю, и при этом выделяется тепло.

По сути, это экзотермическая реакция, которая является следствием процессов, проходящих на уровне эзоосмической ячейки.

А почему же тогда наша кожа на солнце не разрушается, не выгорает, а наоборот, приобретает тёмный загар?

Почему листья растений не разрушаются под таким потоком фотонов-3?

Оказывается, дело в уникальном молекулярном строении пигментов , которые взаимодействуют с потоками фотонов-3.

Зелёные растения обязаны своим цветом молекулам хлорофилла (зелёному пигменту).

Когда фотон-3 попадает в клетку, он выбивает электрон из середины молекулы хлорофилла. Это создаёт крошечный пакет энергии, называемый экситоном, энергия которого будет использоваться в химических процессах создания всех важных биологических молекул. Вот так растения себе во благо используют энергию, создаваемую потоком фотонов-3.

Потемнение кожи под действием солнечного света связано с образованием меланина — особого высокомолекулярного пигмента, который рассеивает создаваемую фотонами-3 энергию и предохраняет от разрушения живые клетки.

А происходит это благодаря наличию в меланине неспаренных электронов, что придает этому веществу свойства стабильных свободных радикалов. Неспаренные электроны способствуют более эффективному поглощению фотонов-3.

Вот почему у жителей экваториальных широт кожа темнее, чем у народов севера. Это результат многолетней адаптации и компенсации, который постепенно приспособил организм к условиям существования под таким интенсивным потоком фотонов-3, падающих под прямым углом.

А как мы вообще видим объекты материального мира?

В этом процессе играют ключевую роль явления, происходящие на уровне эзоосмической решётки:

• Способность фотона-3 при определённых ус-ловиях преобразовываться в фотон, состоящий из 4-х фантомных частичек По (фотон--4)
• Информационные взаимодействия, связанные с переносом информации фотоном-4

“Фотон-3 и фотон-4 двигаются, как правило, в одном энергетическом потоке, причём фотонов-3 в нём всегда многократно больше, чем фотонов-4. Например, от солнца идёт поток фотонов, где большинство из них — это силовые фотоны (фотоны-3), ответственные за энергетические, силовые взаимодействия, но среди них есть и информационные фотоны (фотоны-4), несущие информацию о солнце”.

Силовой фотон-3 и информационный фотон-4

Силовые фотоны-3 ударяются о внешнюю поверхность тела и при определённых условиях (одновременное нахождение головной частички По вещества и фотона-3 в одной эзоосмической ячейке) вырывают головную частичку По и превращаются в информационный фотон-4, который уже отражается от объекта и несет информацию о нём. И мы хорошо видим освещённый объект.

А вот предметы, находящиеся в тени, мы видим плохо, потому что они закрыты от прямых потоков фотонов-3, которые могли бы превратиться в фотон-4 и донести информацию об этом предмете.

Но как мы на самом деле видим окружающий мир? Куда фотон-4 сбрасывает информацию? Как сознание рисует нам иллюзию? (Уникальная информация о сознании есть в фильме «Сознание и Личность. От заведомо мертвого к вечно живому»).

Давайте вместе ответим на эти вопросы в следующих статьях. Пишите свои версии в комментариях, присылайте свои статьи на сайт!

Каминский А.М. Оригинальные качественные задачи. Оптика // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2000. – № 1. – С. 19-25.

1. В Центральной Америке рыба Anabbeps видит хорошо в обоих средах. Она плавает у самой поверхности воды, так что ее глаза выступают из воды. Почему это возможно?

У этой рыбы имеются две сетчатки, а хрусталик обладает яйцевидной формой. У той части глаза, которая погружена в воду, участок хрусталика имеет большую кривизну.

2. Как действуют «односторонние зеркала», позволяющие видеть сквозь них в одном направлении, а в другом они отражают свет?

Одна их сторона освещена ярче, чем другая. Слабое изображение наблюдающего теряется на фоне мощного светового потока, отраженного зеркалом.

3. Почему в солнечный день не следует поливать водой листья огородных растений?

Капли фокусируют солнечный свет на поверхность листа, и он обугливается.

4. Почему глаза кошки светятся в темноте, если на них направить луч фонарика?

У плотоядных животных глаза отражают свет. Их глаза – это система из линз и криволинейного зеркала, отражающего свет на источник.

5. Как далеко от нас образуется радуга, т.е. на каком расстоянии находятся те капли воды, благодаря которым она и возникает.

Для радуги имеет значение лишь угол между падающим солнечным лучом и линией зрения наблюдателя. Капли же могут находиться на расстоянии от нескольких метров до нескольких километров.

6. Иногда вокруг Солнца или Луны наблюдаются круги (малое Гало). Оно находится обычно на угловом расстоянии в 22° и окрашено изнутри красным, а снаружи – белым или синим цветом. Отчего оно возникает? Правда ли, что Гало считают предвестником дождя?

Малое Гало обусловлено преломлением света в падающих кристалликах льда. Главные оси кристаллов, на которых образуется Гало, ориентированы случайным образом в плоскости, перпендикулярной лучу падающего света. Поэтому в любой точке под углом 22° имеются кристаллы, которые ориентированы так, что дают яркий свет. Сильнее всего преломляются синие лучи, поэтому внешняя сторона открашена в этот цвет.

7. Предания гласят, что викинги владели волшебным «солнечным камнем», с помощью которого могли находить Солнце за облаками и даже за горизонтом (в высоких широтах Солнце в полдень может быть за горизонтом). Какой кристалл и какое явление использовали викинги?

Предполагают, что викинги использовали кристаллы кордерита. Если падающий свет поляризован вдоль одной из двух осей этого кристалла, то кристалл кажется прозрачным. Если же свет поляризован вдоль другой оси, то кристалл кажется темно-синим. Поворачивая его и следя за изменением цвета, викинги могли определить направление поляризации света. Имея опыт, можно найти направление на Солнце, даже если оно за горизонтам, так как рассеянный небом свет поляризован.

8. Почему не все небо имеет одинаковый оттенок, а часть окрашена в более яркий голубой цвет?

Солнечный свет рассеивается на молекулах воздуха, причем свет с меньшей длиной волны рассеивается сильнее. Поэтому, когда Солнце близко к горизонту, небо над наблюдателем в основном голубое. Голубизна неба на расстоянии больше 90° от Солнца слабее, так как небо освещено светом, прошедшим больший путь в атмосфере и потерявшим синюю составляющую.

9. Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи черные?

Размеры водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха, поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается на составляющие, а остается белым. Очень плотные грозовые облака либо вообще не пропускают свет либо отражают его вверх.

10. Иногда возникают перламутровые облака, имеющие очень красивые тона. Они редки и наблюдаются лишь в высоких широтах. После захода солнца они настолько яркие, что свет от них окрашивает снег. Каковы особенности этих облаков?

Перламутровые облака располагаются на очень большой высоте и состоят из капель, радиусы которых (0,1-3 мкм) близки к длине волны видимого света. На этих каплях происходит дифракция света, которая зависит и от радиуса капли и длины волны.

11. Почему лучи прожекторов, которые применяли во время войны для обнаружения самолетов, так резко обрываются в воздухе?

Луч слабеет не только вследствие расхождения, но и из-за атмосферного рассеяния. Поэтому его интенсивность падает экспоненциально, обрывается довольно резко.

12. В безлунную ночь на небе виден зодиакальный свет и противосияние. Зодиакальный свет – это туманный треугольник, который можно наблюдать на западе в течение нескольких часов после захода солнца или на востоке – перед его восходом. Противосияние – это довольно слабое свечение, возникающее в противоположном солнцу направлении. Чем объяснить такие свечения?

Эти свечения связаны с рассеянием света космической пылью, поступающей из пояса астероидов. Зодиакальный свет обусловлен пылью, находящейся внутри орбиты Земли. Противосияние – это свет, рассеянный пылью, находящейся за пределами земной орбиты.

13. Если стать на горе спиной к солнцу и посмотреть в расстилающийся перед вами густой туман, то можно увидеть радужную каемку (или замкнутое кольцо) вокруг тени головы. Почему возникает ореол и как в нем расположены цвета?

Ореол возникает вследствие обратного (в сторону источника) рассеяния света каплями воды, размеры которых соразмерны длине световой волны. Возвращающийся свет входит в каплю сбоку и сбоку же (но с другой стороны) выходит, претерпев отражение внутри капли, а также обогнув ее вдоль поверхности (дифракция). Угол обратного рассеяния зависит от длины волны, поэтому образуются окрашенные кольца; так как угол зависит и от размера капель, то кольца появляются лишь тогда, когда капли не сильно отличаются по размерам.

14. Солнце или Луна порой бывают окружены яркой полоской – венцом. Обычно венец – это белая полоска, но иногда за белой следует голубая, потом зеленая и красная. Чем это вызвано?

Венцы вокруг Солнца и Луны обусловлены дифракцией света на капельках воды. Световые лучи, идущие с разных сторон капли, интерферируют друг с другом. При этом возникают светлые и темные кольца. Если капли одинаковы по размеру, то удается различить кольца разных цветов.

15. Во время ночной прогулки можно часто увидеть радужный ореол вокруг уличных фонарей даже в ясную погоду. Почему?

Венцы вокруг фонарей объясняются дифракцией света на препятствиях, соразмерных с длиной волны света. Но в этом случае частицы находятся внутри самого глаза. Это радиальные волокна линзы хрусталика или частицы слизи на поверхности роговицы.

16. Почему в замутненной воде вы можете увидеть свою тень, а в чистой – нет?

Для того, чтобы увидеть собственную тень на мутной воде, вы должны иметь возможность выделять свет, отраженный от поверхности воды. В чистой воде этот относительно слабый свет теряется на фоне света, отраженного от дна. При мутной воде отраженный от дна свет сильно ослабляется или поглощается, поэтому образуются тени.

17. Если свести почти вплотную большой и указательный пальцы, то между ними возникает темная линия. Почему?

Темная линия – это множество темных полос интерференционной картины, возникающей при дифракции света на щели между пальцами.

18. Что за маленькие расплывчатые точки, которые иногда усиливаются, а иногда уменьшаются у вас перед глазами?

Пятнышки в глазу – это интерференционная картина, вызванная дифракцией света на круглых клетках крови, плавающих прямо перед желтым пятном сетчатки (область с повышенным содержанием колбочек). Клетки крови могут попасть в глаз из капилляров, разрушающихся вследствие старения, повышения кровяного давления, ударов. Под действием осмотического давления эти клетки раздуваются в шарики.

19. Почему цветные ткани выцветают на солнце?

Ультрафиолетовое излучение, поглощаясь органическими молекулами красок, нарушает молекулярные связи. Это приводит к потере пигмента.

20. Если, глядя на экран телевизора промычать «ммм» с закрытым ртом, то на экране появятся темные линии. «Мыча» соответствующим тоном, можно заставить эти полосы двигаться вверх, вниз или стоять на месте. Почему «мычание» так влияет на наше зрение»?

Изображение на экране «мигает», так как оно образуется в результате строчной развертки электронным лучом. «Мычание» соответствующей частоты вызывает колебания головы и глаз. При этом в один и тот же участок сетчатки периодически попадает одно и то же повторяющееся изображение. Это приводит к стробоскопическому изображению телеэкрана. Если частота «мычания» изменяется, то изображение будет двигаться.

21. Закрыв один глаз стеклом от солнечных очков и посмотрев двумя глазами на качающийся маятник, мы увидим, что он описывает эллипс в пространстве. Почему возникает кажущееся трехмерное изображение?

Кажущееся движение по эллипсу объясняется тем, что восприятие маятника глазом, закрытым темным фильтром, на несколько миллисекунд отстает. Мозг, сопоставляя информацию от двух глаз, «помещает» маятник либо ближе, либо дальше истинного положения. Поэтому колебание кажется двумерным.

22. Посмотрев в ясное небо, вы увидите перед глазами множество движущихся точек. Они имеются всегда, но обычно мы не обращаем на них внимания. Что они собой представляют и почему движутся рывками?

Мозг «игнорирует» всякое неподвижное изображение в глазу, сосуды же в сетчатке и их тени неподвижны. Другое дело тени от клеток крови, движущиеся по капиллярам; эти тени видны как прерывисто движущиеся точки.

23. При слабом освещении синий цвет кажется ярче красного, но при хорошем освещении красный кажется ярче синего. Почему относительная яркость цветов зависит от уровня освещения?

При сильной освещенности зрение обусловлено колбочками, а при слабой – палочками. Колбочки бывают трех типов, чувствительных к цветам: красному, желтому, синему. Палочки наиболее чувствительны к зеленому свету и мало чувствительны к красному. Если увеличивать освещенность, то зрение переключается с «палочкового» на «колбочковое» (цветовой эффект Пуркинье).

24. На переднюю линию объектива фотоаппарата села муха. Как это отразится на качестве снимка?

Муха задержит часть лучей, поступающих в объектив, что приведет к потускнению снимка.

25. Почему вечером человек хуже различает очертания предметов, чем днем?

Вечером зрачки у человека расширяются. Но хрусталик – не идеальная линза. Изображения, даваемые различными участками хрусталика, из-за аберрации смещены относительно друг друга. Чем большая часть хрусталика «работает», тем более размытое изображение.

26. Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами?

Солнечные лучи при закате и восходе проходят большой путь в воздухе. По теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в желтые, розовые, красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с фиолетовым оттенком цвет. Восход дает более яркую и чистую картину, так как воздух за ночь делается чище.

27. Если смотреть на луч прожектора сбоку, то он кажется изогнутым. Так ли это?

Эта ошибка восприятия обусловлена тем, что небо кажется нам куполообразным.