Jak porusza się światło?
Wiemy już, że spośród wszystkich ciał niebieskich, jedynie gwiazdy świecą własnym światłem. Wydaje się, że to niemożliwe – przecież Księżyc również świeci, choć może nie aż tak jasno. Przypomnij więc sobie, jak powstają „zajączki” puszczane przy pomocy lusterka. Czy lusterko świeci samo z siebie?
że gwiazdy świecą własnym światłem;
że jeśli coś stanie na drodze promieni słonecznych, to powstaje cień.
opisywać, jak porusza się i odbija światło;
stosować w praktyce zjawisko odbicia światła;
omawiać znaczenie elementów odblaskowych.
1. Jak rozchodzi się światło?
Światło porusza się wyłącznie po linii prostej w określonym ośrodkuośrodku, np. próżni, powietrzu lub wodzie. Zasada ta dotyczy także promieni słonecznych. Rozchodzą się one od Słońca w liniach prostych, docierając także do tej części powierzchni Ziemi, która w danym momencie jest zwrócona ku Słońcu.
Podobnie jak wszystkie planety, Ziemia jest nieprzejrzysta. W związku z tym połowa kuli ziemskiej jest niemal zawsze oświetlona promieniami Słońca i panuje na niej dzień, a druga połowa jest w cieniu, więc panuje na niej noc. Czasami występuje sytuacja, gdy w jednej linii ustawiają się Słońce, Księżyc i Ziemia. Cień Księżyca pada wówczas na powierzchnię Ziemi, a znajdujący się w tej strefie ludzie mogą obserwować zjawisko zaćmienia Słońca.
Sprawdzenie, czy światło rozchodzi się w linii prostej.
źródło światła (np. lampka, latarka, świeczka),
ekran (może tu posłużyć gładka ściana lub płaskie drzwi).
pudełko tekturowe, np. po butach.
Na środku przeciwległych ścian pudła wykonaj małe otwory. Powinny mieć średnicę ołówka lub długopisu (5‑10 mm).
Ustaw pudło w połowie drogi między źródłem światła a ekranem.
Wyłącz światła lub zasłoń okna w pomieszczeniu.
Ustaw pudło tak, aby źródło światła, obydwa otwory w pudle i ekran znajdowały się w jednej linii. Czy na ekranie pojawia się plamka światła?
Przesuń pudło. Gdzie teraz widoczna jest plamka świetlna?
Jeśli lampka, otwory i ekran ustawione są w jednej linii, to światło pada na ekran, bo rozchodzi się wzdłuż linii prostych. Jeśli choć jeden z otworów przesuniemy, to światło trafia do pierwszego otworu, ale nie trafi już do drugiego ani na ekran.
Światło, na które reaguje wzrok człowieka, to światło widzialneświatło widzialne. Jednak promieniowanie cieplne (podczerwone) czy ultrafioletowe to także światło – nie możemy go zobaczyć, ale wiemy o jego istnieniu dzięki różnym przyrządom.
Pojęcie światła widzialnego dotyczy wyłącznie ludzi. Niektóre zwierzęta widzą światło, którego my nie potrafimy dostrzec. Na przykład niektóre węże dostrzegają promieniowanie cieplne, ptaki i owady widzą zaś promieniowanie ultrafioletowe. To oznacza, że potrafią na przykład dostrzec Słońce, nawet jeśli niebo zasnute jest grubą warstwą chmur!
2. Jak powstaje cień?
Gdy światło trafia na obiekt nieprzejrzysty, to bezpośrednio za nim pojawia się cieńcień, czyli przestrzeń pozbawiona bezpośredniego dostępu do promieni światła. W cieniu nie panuje całkowita ciemność, ponieważ odrobina światła może dostać się tam na skutek odbicia i rozproszenia światła w sąsiednich obszarach.
Zbadanie, jak powstaje cień.
dwie świeczki,
dowolny przedmiot, np. klocek,
ekran, za który może posłużyć ściana lub duży, gładki karton.
Zapal jedną świeczkę i postaw ją w pewnym oddaleniu od ekranu.
Ustaw przedmiot między świeczką a ekranem.
Przesuwaj ostrożnie świeczkę – co obserwujesz na ekranie?
Zapal drugą świeczkę i ustaw w odległości kilku centymetrów od drugiej. Obserwuj, jak teraz wygląda cień przedmiotu.
Po oświetleniu przedmiotu jedną świeczką na ekranie powstał cień, gdyż przedmiot zasłaniał go przed promieniami światła. Przemieszczanie świeczki powoduje też przemieszczanie się cienia, gdyż zmienia się kierunek, z którego dochodzi światło. Dodanie drugiej świeczki powoduje powstanie dwóch cieni przedmiotu.
Przeprowadź obserwacje cienia różnych nieprzejrzystych przedmiotów. Obracaj przedmioty pod różnym kątem w stosunku do źródła światła oraz zmieniaj ich odległość od ekranu.
Zjawisko powstawania cienia i prostoliniowego rozchodzenia się światła wykorzystywano od wieków w prostym urządzeniu zwanym camera obscura, co oznacza „ciemny pokój”. Jest to po prostu pudełko, w którego jednej ścianie znajduje się maleńki otwór, a na przeciwległej jest materiał światłoczuły.
Poznanie działania urządzenia camera obscura.
kartonowe pudełko,
folia aluminiowa,
nożyczki,
kalka techniczna,
taśma,
cienka, ostra igła,
świeczka.
W jednej ze ścian wytnij niewielki prostokątny otwór.
Wytnij z kalki prostokąt o większych rozmiarach niż wycięty otwór i naklej go tak, by całkowicie zasłonił otwór.
Po przeciwnej stronie wytnij niewielki otwór i za pomocą taśmy zamocuj na nim folię aluminiową.
Używając igły, ostrożnie wykonaj w folii niewielki otwór. Uwaga – musi być on naprawdę mikroskopijny!
Zapal świeczkę i skieruj na nią otwór zrobiony w folii.
Spójrz na kalkę. Co widzisz?
Jeśli urządzenie wykonano poprawnie, na kalce powinien powstać obraz płomienia świeczki.
3. Odbicie i rozproszenie światła
Ważną cechą światła jest jego zdolność do odbicia. Gdy światło pada na jakąś powierzchnię, odbija się od niej w różnym stopniu. Od gładkiej powierzchni światło odbija się doskonale i nazywamy to odbiciem zwierciadlanym. Obraz odbity jest odwrócony w stosunku do pierwotnego. Zjawisko odbicia jest wykorzystywane m.in. przy produkcji luster, a także elementów odblaskowych zwiększających widoczność pieszych i rowerzystów.
Zjawisko odbicia światła zostało wykorzystane w światłowodach. Biegnący w nich strumień światła odbija się od ścian światłowodu, przesyłając w ten sposób informacje od jednego do drugiego końca. Obecnie światłowody przenoszą sygnały telefoniczne, telewizyjne i internetowe.
Weź duży kawałek tektury i grubo piszący mazak. Jedną ręką trzymaj tekturkę na wysokości swojej piersi, a w drugiej mazak. Stań przed lustrem i patrząc w lustro, staraj się napisać swoje imię. Jeżeli odczuwasz trudność w pisaniu, zastanów się, z czego ona wynika.
Jeżeli powierzchnia odbijająca światło jest nierówna, np. porowata, to następuje rozproszenie światłarozproszenie światła. Polega ono na tym, że światło odbija się od przedmiotu w różnych kierunkach. Zjawisko to jest bardzo częste w przyrodzie, gdzie rzadko spotyka się powierzchnie bardzo gładkie.
Idąc nocą po poboczu drogi, dobrze widzisz oświetlony samochód (ponadto słyszysz go). Natomiast kierowca dostrzega cię gdy jest już bardzo blisko ciebie. Dla własnego bezpieczeństwa każdy pieszy powinien po zmroku nosić elementy odblaskowe, dzięki którym jest widoczny już z odległości 150 metrów. To daje kierowcy czas na odpowiednią reakcję i bezpieczne ominięcie pieszego.
Podsumowanie
Światło porusza się po linii prostej.
Za oświetlonym obiektem nieprzepuszczającym światła powstaje cień.
Napotykając nieprzezroczystą przeszkodę, światło może zostać odbite lub rozproszone.
Wymień kilka naturalnych i sztucznych źródeł światła, które spotykasz w swoim codziennym życiu. Wyjaśnij, dlaczego są tak różne i jakie jest ich znaczenie.
Zobacz także
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Dlaczego widzimy?
Wspomagamy oczy
Słowniczek
obszar pozbawiony bezpośredniego dostępu do światła na skutek ustawienia przeszkody na drodze promieni świetlnych
odbicie światła od powierzchni gładkiej, kiedy wszystkie promienie świetlne są odbijane w tym samym kierunku; powstaje wówczas obraz odwrócony
środowisko o określonych właściwościach, np. powietrze, woda, próżnia
odbicie światła od powierzchni nierównej, kiedy promienie świetlne odbijane są w różnych kierunkach
światło, które widzimy gołym okiem
Zadania
Wskaż ośrodki jednorodne, w których światło może swobodnie się rozchodzić.
- próżnia
- czysta woda
- powietrze
- gleba
- drut miedziany
- chmura
- mleko
- farba
Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących warunków powstawania zaćmienia Słońca.
| Prawda | Fałsz | |
| Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Słońce. | □ | □ |
| Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Słońce. | □ | □ |
| Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Księżyc. | □ | □ |
| Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Ziemię. | □ | □ |
| Zaćmienie Słońca nigdy nie występuje. | □ | □ |
Wskaż dziedziny, w których stosowane są światłowody.
- telekomunikacja
- medycyna
- poezja
- filozofia
- malarstwo
- rzeźba
- taniec
Uzupełnij z listy.
rozświetlone, przyrodzie, szorstkie, świecących, niewidzialnym, rozbicia, rozmycia, skałach, wodzie, odbicia, zniszczenia, błyszczących, gładkie, białe, podczerwonym, telekomunikacji, odbitym, odblaskowych, słonecznym, jaśniejących
Zjawisko rozproszenia światła jest bardzo częste w .............................., gdyż rzadko spotyka się powierzchnie całkowicie ............................... Z tego powodu rzadko spotyka się zjawisko ............................... Jednym z praktycznych zastosowań tego drugiego zjawiska jest produkcja elementów .............................., które świecą światłem ...............................
Wskaż zdania prawdziwe i fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Słońce świeci światłem odbitym. | □ | □ |
| Planety świecą odbitym światłem pochodzącym ze Słońca. | □ | □ |
| Światło rozchodzi się wyłącznie prostoliniowo tylko w ośrodkach jednorodnych. | □ | □ |
| Odbicie światła polega na tym, że promienie świetlne rozchodzą się we wszystkie strony. | □ | □ |
| Zaćmienie Słońca ma związek z prostoliniowym rozchodzeniem się światła. | □ | □ |