Wiemy, 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. Czy lusterko świeci samo z siebie?
R110CdiJvWSQi
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
W jakich warunkach powstaje cień?
Twoje cele
Opiszesz prostoliniowe rozchodzenie się światła w ośrodku jednorodnym (np. powietrze).
Scharakteryzujesz zjawisko załamania światła.
Wskażesz praktyczne zastosowanie zjawiska odbicia światła.
Wyjaśnisz, jak powstaje cień i półcień.
1. Światło i cień
Światło porusza się wyłącznie po linii prostej w określonym ośrodkuośrodekośrodku, np. próżni, powietrzu lub wodzie. Zasada ta dotyczy także promieni słonecznych. Rozchodzą się one od źródła światła (Słońca) w liniach prostych, docierając 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 cieniucieńcieniu, więc panuje na niej noc.
RlrfeQkzNBcH4
Czasami występuje sytuacja, gdy w jednej linii ustawiają się Słońce, Księżyc i Ziemia. Wówczas na powierzchnię Ziemi pada cień Księżyca, a znajdujący się w tej strefie ludzie mogą obserwować zjawisko zaćmienia Słońca (tarcza Księżyca całkowicie przysłania Słońce). Jednak Księżyc jest znacznie mniejszy niż Słońce, dlatego jego cień jest widoczny jedynie na niewielkim obszarze Ziemi.
Gdy tarcza Księżyca nie przysłania Słońca całkowicie, wtedy obserwuje się częściowe zaćmienie Słońca.
R1brQduxtvMK7
W sytuacji, gdy Ziemia znajduje się w prostej linii między Słońcem, a Księżycem będącym w pełni, można zaobserwować zjawisko zaćmienia Księżyca. Jest to moment, w którym Księżyc znajduje się w cieniu rzucanym przez Ziemię.
RxvfCAsFOXpQS
RkLGEgvhhY98u1
W momencie, gdy Księżyc wychodzi z cienia całkowitego (lub do niego wchodzi) i znajduje się w półcieniupółcieńpółcieniu, obserwuje się częściowe zaćmienie Księżyca.
iEmexlMxdT_d5e517
Prostoliniowe rozchodzenie się światła
Obserwacja 1
Sprawdzenie, czy światło rozchodzi się w linii prostej.
Co będzie potrzebne
źródło światła (np. lampka, latarka),
ekran (może tu posłużyć gładka ściana lub płaskie drzwi).
pudełko tekturowe z pokrywką, np. po butach.
Instrukcja
Na środku przeciwległych ścian pudła wykonaj małe otwory. Powinny mieć średnicę ołówka lub długopisu (5‑10 mm).
Ustaw pudełko w połowie drogi między źródłem światła a ekranem.
Wyłącz światła i zasłoń okna w pomieszczeniu.
Ustaw pudełko tak, aby źródło światła, obydwa otwory w pudle i ekran znajdowały się w jednej linii. Czy na ekranie pojawia się plamka światła?
Przesuń pudełko wzdłuż jego pionowej osi. Gdzie teraz widoczna jest plamka świetlna?
Podsumowanie
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.
RWX0TwvPn3yvh
Wnioski: W ośrodku jednorodnym (np. powietrze) światło rozchodzi się w linii prostej.
Ważne!
Światło, na które reaguje wzrok człowieka, to światło widzialneświatło widzialneświatło widzialne. Jednak promieniowanie cieplne (podczerwone) czy ultrafioletowe to także światło – nie możemy go zobaczyć, ale wiemy o jego istnieniu dzięki różnym przyrządom.
Ciekawostka
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!
Gdy światło trafia na obiekt nieprzejrzysty, to bezpośrednio za nim pojawia się cieńcieńcień, 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 światłarozproszenie światłarozproszenia światła w sąsiednich obszarach.
R6ek2frwkG0fI
Powstawanie cienia
Obserwacja 2
Zbadanie, jak powstaje cień oraz od czego zależy jego wielkość.
Co będzie potrzebne
dwie świeczki,
zapałki lub zapalniczka,
dowolny przedmiot, np. klocek,
ekran, za który może posłużyć ściana lub duży, gładki karton.
Instrukcja
Zapal jedną świeczkę i postaw ją w pewnym oddaleniu od ekranu.
Ustaw przedmiot między świeczką a ekranem.
Przesuwaj ostrożnie świeczkę (najpierw w prawo i lewo, a później bliżej i dalej od przedmiotu) – co obserwujesz na ekranie?
Zapal drugą świeczkę i ustaw w odległości kilku centymetrów od drugiej. Obserwuj, jak teraz wygląda cień przedmiotu.
Podsumowanie
Po oświetleniu przedmiotu jedną świeczką na ekranie powstał cień, gdyż przedmiot zasłaniał go przed promieniami światła. Przemieszczanie świeczki w prawo i w lewo powoduje też przemieszczanie się cienia, gdyż zmienia się kierunek, z którego dochodzi światło. Przemieszczanie świeczki bliżej i dalej od przedmiotu powodował zmianę wielkości cienia. Im bliżej źródła światła znajdował się przedmiot, tym większy był jego cień. Dodanie drugiej świeczki powoduje powstanie dwóch cieni przedmiotu.
Powstawanie cienia przy jednym i dwóch źródłach światła
R1CDXDbv8SI0p
R1Zjo54GgBhhx
Polecenie 1
Przeprowadź obserwacje cienia różnych nieprzejrzystych przedmiotów. Obracaj przedmioty pod różnym kątem w stosunku do źródła światła oraz zmieniaj ich odległość od ekranu.
2. Czym jest camera obscura?
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.
Camera obscura
Obserwacja 3
Obserwacja obrazu stworzonego przez camera obscura.
Problem
Dlaczego obraz stworzony przez camera obscura jest odwrócony?
Co będzie potrzebne
kartonowe pudełko,
czarny papier,
folia aluminiowa,
nożyczki,
kalka techniczna,
taśma,
cienka, ostra igła,
świeczka.
Instrukcja
W jednej ze ścian wytnij niewielki prostokątny otwór (np. 3 cm × 4cm)
Wytnij z kalki prostokąt o większych rozmiarach niż wycięty otwór (np. o wielkości ściany pudełka) 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!
Wnętrze pudełka oraz przykrywkę wyklejamy czarnym papierem.
W ciemnym pomieszczeniu zapal świeczkę i skieruj na nią otwór zrobiony w folii.
Spójrz na kalkę od zewnętrznej strony pudełka. Co widzisz?
Podsumowanie
Jeśli urządzenie wykonano poprawnie, na kalce powinien powstać obraz płomienia świeczki.
R1282CzZILVPY
Wnioski: Promienie świetlne przecięły się na swej drodze, na ekranie są więc odwrócone w stosunku do punktów, z których zostały wysłane. Wielkość obrazu zależy od odległości świeczki od otworu.
Ciekawostka
Wstawiając w miejsce kalki klisze fotograficzną można otrzymać zdjęcie.
iEmexlMxdT_d5e448
3. Odbicie i rozproszenie światła
Ważną cechą światła jest jego zdolność do odbicia. Gdy światło pada na określoną powierzchnię, odbija się od niej w różnym stopniu. Od gładkiej powierzchni światło odbija się doskonale i nazywamy to odbiciem zwierciadlanymodbicie zwierciadlaneodbiciem 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.
Zastosowanie odbicia światła
RRrzD5jEwaSfd
Rd0nxYm5EbLqA
R1DSfFZ9zxWDm
Ważne!
Idąc nocą po poboczu drogi, dobrze widzisz oświetlony samochód (ponadto słyszysz go). Natomiast kierowca dostrzega cię dopiero, 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.
Ciekawostka
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.
R1FP4IK2e0i1P
Ilość odbitego światła, zależy od rodzaju oraz barwy powierzchni odbijającej oraz od kąta pod jakim powierzchnia odbijająca jest ustawiona względem kierunku, z którego biegnie światło.
Przy powierzchniach gładkich światło odbija się pod takim samym kątem, pod jakim padało na powierzchnię odbijającą. Promienie odbite są równolegle do siebie i biegną w tym samym kierunku.
RoOo8C6wWxtiK
Jeżeli powierzchnia odbijająca światło jest nierówna, np. porowata, to następuje rozproszenie światłarozproszenie światłarozproszenie światła. Polega ono na tym, że promień po dobiciu od powierzchni chropowatej jest rozproszony w wiązkę promieni odbitych, które biegną w różnych kierunkach. Zjawisko to jest bardzo częste w przyrodzie, gdzie rzadko spotyka się powierzchnie bardzo gładkie.
RvXSoOPmtTHAG
RVWcH7u7cBoIB1
Jeśli przedmiot ma barwę czarną, to nie odbija światła (i pochłania wszystkie kolory), natomiast jeśli przedmiot jest biały to odbija światło (i wszystkie kolory). Światło białe składa się z różnych barw, które tworzą tzw. widmo światła białego. Jeśli światło spotyka na swojej drodze szklany pryzmat lub krople wody, ulega w nich rozszczepieniu na barwy tęczy.
Ciekawostka
W związku z tym, że ciemne kolory pochłaniające światło i szybciej się nagrzewają, latem chętniej zakładamy ubrania w jaśniejszych barwach.
Podsumowanie
Światło porusza się po linii prostej.
Za oświetlonym obiektem nieprzepuszczającym światła powstaje cień.
Jeśli na przedmiot pada światło z dwóch źródeł lub źródło światła ma duże rozmiary, to za tym przedmiotem jest obszar oświetlony tylko przez część źródła, a taki obszar nazywa się półcieniem.
Napotykając nieprzezroczystą przeszkodę, światło może zostać odbite lub rozproszone.
Praca domowa
Polecenie 2
Wymień kilka naturalnych i sztucznych źródeł światła, które spotykasz w swoim codziennym życiu. Wyjaśnij, dlaczego są tak różne i jakie jest ich znaczenie.
iEmexlMxdT_d5e585
Słownik
cień
cień
obszar pozbawiony bezpośredniego dostępu do światła na skutek ustawienia przeszkody na drodze promieni świetlnych
odbicie zwierciadlane
odbicie zwierciadlane
odbicie światła od powierzchni gładkiej, kiedy wszystkie promienie świetlne są odbijane w tym samym kierunku, a kąt promieni odbitych jest taki sam jak kąt promieni padających
ośrodek
ośrodek
środowisko o określonych właściwościach, np. powietrze, woda, próżnia
półcień
półcień
obszar za nieprzezroczystym przedmiotem (przeszkodą), do którego światło ze źródła dochodzi częściowo
rozproszenie światła
rozproszenie światła
odbicie światła od powierzchni chropowatej, kiedy promienie świetlne odbijane są w różnych kierunkach
światło widzialne
światło widzialne
ta część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia
iEmexlMxdT_d5e693
Zadania
1
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
R2POyelX2C6gJ1
1
Ćwiczenie 2
Rj3eeP27RN8ef1
RUdUkc9xrvBjB1
Ćwiczenie 3
RthvSH6q2XWZt1
Ćwiczenie 3
2
Ćwiczenie 4
RGA2fhCPoCDGt1
3
Ćwiczenie 5
RV7bWgcJaEcKn1
Łączenie par. Wskaż zdania prawdziwe i fałszywe.. Słońce świeci światłem odbitym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Planety świecą odbitym światłem pochodzącym ze Słońca.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Światło rozchodzi się wyłącznie prostoliniowo tylko w ośrodkach jednorodnych.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Odbicie światła polega na tym, że promienie świetlne rozchodzą się we wszystkie strony.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca ma związek z prostoliniowym rozchodzeniem się światła.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Wskaż zdania prawdziwe i fałszywe.. Słońce świeci światłem odbitym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Planety świecą odbitym światłem pochodzącym ze Słońca.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Światło rozchodzi się wyłącznie prostoliniowo tylko w ośrodkach jednorodnych.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Odbicie światła polega na tym, że promienie świetlne rozchodzą się we wszystkie strony.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca ma związek z prostoliniowym rozchodzeniem się światła.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
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.
□
□
Źródło: Andrzje Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
3
Ćwiczenie 6
RyGc7MhKdLWvJ1
Łączenie par. Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących warunków powstawania zaćmienia Słońca.. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Słońce.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Słońce.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Księżyc.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Ziemię.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca nigdy nie występuje.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących warunków powstawania zaćmienia Słońca.. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Słońce.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Słońce.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Ziemi pada na Księżyc.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca występuje, gdy cień Księżyca pada na Ziemię.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zaćmienie Słońca nigdy nie występuje.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
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.