R1DLzZaWyXY0e

Fotografia przedstawia zachód Słońca nad brzegiem morza. Dolną połowę kadru zajmuje morze, ze Słońcem odbijającym się w wodzie. Górna część kadru to ciemne, pomarańczowe niebo. Słońce znajduje się nisko nad morzem.

Przeczytaj

• wskazywać lub wymieniać przykłady źródeł światła;

• rozróżniać naturalne i sztuczne źródła światła;

• odróżniać punktowe i niepunktowe źródła światła;

• wyjaśniać powstawanie cienia i półcienia.

Dlaczego widzimy?

Gdy jest ciemno, nie rozróżniamy barw ani kształtów przedmiotów. Do tego, aby widzieć świat pięknym i kolorowym, potrzebne jest światło.

Abyśmy mogli cokolwiek zobaczyć, światło musi dotrzeć do naszego oka i wywołać wrażenie wzrokowe. Światło to może pochodzić bezpośrednio ze źródła światła. Widzimy także przedmioty, od których światło się odbiło.

Gdy zbliżamy rękę do żarówki, czujemy jej ciepło. Podobnie w piękny słoneczny dzień, gdy zbyt długo opalamy się na plaży, możemy się poparzyć. Jest to dowód na to, że światło przenosi energię.  Energia ta wykorzystywana jest między innymi przez rośliny w procesie fotosyntezy.

R1DKrM6IJW1tR

Na zdjęciu przedstawione są liście na gałązce drzewa.

Energia ta jest także potrzebna do tego, aby wywołać w naszym oku wrażenia wzrokowe – czyli po to, byśmy widzieli.

R1FjBsZXnQxxA

Na zdjęciu przedstawione jest fragment twarzy ludzkiej, dużą część kadru zajmuje oko.

Źródła światła

Mówimy, że niektóre ciała wysyłają (emitują) promieniowanie. Ma ono bardzo zagadkową naturę - jednocześnie jest falą elektromagnetyczną i strumieniem cząstek nazwanych fotonami. Więcej na temat podwójnej natury światła znajdziesz w materiale Foton – najmniejsza porcja energii fali elektromagnetycznejP10U9qIskFoton – najmniejsza porcja energii fali elektromagnetycznej

Światło to pewien rodzaj promieniowania, które możemy odbierać zmysłem wzroku. Wszystkie ciała, które emitują światło, nazywać będziemy źródłami światłaźródło światłaźródłami światła.

Znane nam źródła światła możemy podzielić na dwie grupy:

• naturalne źródła światła;

• sztuczne źródła światła.

Do naturalnych źródeł światła należą między innymi:

• gwiazdy, w tym Słońce;

• wyładowania atmosferyczne;

• niektóre organizmy żywe (świetliki).

Sztuczne źródła światła to między innymi:

• żarówki elektryczne,

• rozgrzana stal,

• ognisko,

• świeca,

• diody LED.

Ciekawostka

Pierwotnym źródłem światła, związanym z odkryciem przez człowieka sposobu rozniecania ognia, było palące się drewno (ognisko). Dość szybko nasi przodkowie nauczyli się spalać tłuszcze roślinne i zwierzęce, dzięki czemu wynalezione zostały lampki oliwne.

RO7rrsBaTKkiv

Na zdjęciu przedstawiona jest lampa oliwna. W oleju zanurzono knot i podpalono wystający koniec.

Po pewnym czasie człowiek nauczył się wytwarzać świece. Przełomem w technice sztucznego oświetlenia było skonstruowanie lampy naftowej. Dokonał tego w $1853$ roku Polak – Ignacy ŁukasiewiczJan Józef Ignacy ŁukasiewiczIgnacy Łukasiewicz.

Jego wynalazek zrewolucjonizował technikę oświetleniową. Ignacy Łukasiewicz kierował pracą pierwszych na świecie rafinerii ropy naftowej, która wydobywana była na Podkarpaciu, w okolicach Krosna. Gdy pojawiła się pierwsza żarówka, lampę naftową zaczęło stopniowo wypierać oświetlenie elektryczne.

Ciekawostka

Organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED).

Nowoczesnym źródłem światła są organiczne diody elektroluminescencyjne, które obecnie wykorzystuje się do produkcji matryc telewizorów. W przeciwieństwie do telewizorów opartych na technologii ciekłych kryształów (LCD) telewizory OLED nie wymagają tylnego podświetlenia matrycy, ponieważ diody organiczne same emitują różnokolorowe światło. Oprócz tego diody te są bardzo elastyczne, co między innymi stwarza możliwość ukrycia rozwijanego mini ekranu np. w długopisie!

R10d9mIH5ijex

Na zdjęciu wystawa, na której przedstawiano różnego typu urządzenia z ekranami wykonanymi w technologii organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED). Większość kadru zajmują urządzenia z wyświetlonymi obrazkami, w tle widać ludzi.

Co nie jest źródłem światła?

Nie wszystkie przedmioty i obiekty, które wydają się świecić, są źródłami światła.

Często przed wschodem lub zaraz po zachodzie Słońca na niebie widoczna jest Wenus. To trzeci pod względem jasności obiekt na niebie (zaraz po Słońcu i Księżycu). Światło Wenus jest czasem tak silne, że przedmioty oświetlone nim rzucają cień. Jednak obiekt ten wcale nie jest źródłem światła! Wenus tak silnie odbija światło słoneczne, że wydaje się, iż jest gwiazdą. W rzeczywistości każda planeta, którą możemy obserwować na niebie, wydaje się świecić własnym światłem – jest to jednak odbite światło słoneczne. Planet nie możemy zaliczyć do źródeł światła, ponieważ nie emitują one światła, a jedynie je odbijają.

RgEawgvwLOvU4

Na zdjęciu przedstawiony jest Księżyc na nocnym niebie. Ciało to jest szarą kulą z widocznymi licznymi kraterami.

Podobnie jest z Księżycem, który podczas pełni bardzo dobrze oświetla otaczający nas krajobraz i przedmioty. Księżyc także nie emituje światła, a jedynie odbija światło słoneczne.

RMXXv3JXWc7yc

Zdjęcie przedstawia niebo widziane znad gór. Podczas zmierzchu widać na niebie księżyc i Wenus.

Rozchodzenie się światła

Zastanówmy się teraz, w jaki sposób światło rozchodzi się w przestrzeni. Światło to promieniowanie, które przemieszcza się w próżni z największą możliwą do osiągnięcia w przyrodzie prędkością (prędkością światła), która ma wartość $c\approx 300000\frac{\mathrm{k}\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$.
Podstawowe właściwości światła znane już były w starożytności. Grecy na podstawie obserwacji wysnuli wniosek, że światło w ośrodkach jednorodnych rozchodzi się po liniach prostych.

R15FnnT5dwrqx

Film dotyczący prostoliniowego rozchodzenia się światła.

Film dotyczący prostoliniowego rozchodzenia się światła.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R15FnnT5dwrqx

Film dotyczący prostoliniowego rozchodzenia się światła.

RL7vV6RUotRvW

Na zdjęciu przedstawiony jest cień człowieka

Tam, gdzie znajduje się nieprzezroczysta przeszkoda, zatrzymywane są promienie świetlne i powstaje obszar cieniaobszar cieniaobszar cienia, czyli obszar, do którego nie dochodzą promienie świetlne.

R1bb25aFDMUM8

Ilustracja przedstawia żarówkę, którą oświetlany jest podłużny, prostokątny przedmiot. Światło pada na dłuższą ścianę obiektu, wynikiem czego za przedmiotem powstaje cień w taki sposób, że gdy pociągnąć linie od środka żarówki, przechodzące przez wierzchołki przedmiotu i kawałek dalej, cień mieści się w tak utworzonym trójkącie.

Przypatrz się swojemu cieniowi, gdy oświetla cię światło słoneczne. Czy ma ostre krawędzie? Czy możesz zaobserwować pewien obszar, w którym cień jest „słabszy”, a krawędzie cienia nieostre?
Efekt występowania obszaru „jaśniejszego” cienia nazywamy półcieniempółcieńpółcieniem. W jaki sposób on powstaje?

R141j6qpQPfdN

Ilustracja przedstawia żarówki oświetlające prostokątny przedmiot, wynikiem czego poniżej powstaje cień natomiast po bokach powstaje jaśniejszy cień czyli półcień. Na środku górnej części ilustracji siedem żarówek, rozłożonych równomiernie na jednej linii poziomej. Poniżej, mniej więcej na środku ilustracji, podłużny prostokąt o długości ściany, na którą pada światło, podobnej do odległości między skrajnymi żarówkami. Od żarówek odchodzą po dwie linie, w taki sposób, że każda styka się z którymś z górnych rogów prostokąta i ciągnie dalej, aż do granic obrazka. Pole bezpośrednio pod prostokątem, ograniczone liniami od żarówek skrajnych, ciemnoszare. Po bokach ciemnoszarego prostokąta symetrycznie po sześć szarych trójkątów, ograniczonych liniami poprowadzonymi od punktów na świetlówce – strefy półcienia, coraz jaśniejsze w miarę oddalania się od obszaru bezpośrednio pod klockiem.

Półcień powstaje wtedy, gdy mamy do czynienia z nieprzezroczystym przedmiotem oświetlanym rozciągłym źródłem światłarozciągłe źródło światłarozciągłym źródłem światła. Cień bez półcienia powstaje tylko wówczas, gdy nieprzezroczysty przedmiot oświetlony jest punktowym źródłem światłapunktowe źródło światłapunktowym źródłem światła.

Punktowe źródło światła to takie, którego rozmiary są zdecydowanie mniejsze od odległości od oświetlanego przedmiotu. Na przykład oddalona od nas o tysiące lat świetlnychlata świetlnelat świetlnych gwiazda, mimo swojego ogromnego rozmiaru, może być traktowana jako punktowe źródło światła, ponieważ jej średnica w porównaniu z jej odległością od Ziemi jest bardzo mała.

Gdy mówimy o rozciągłych źródłach światła, mamy na myśli takie źródła, których rozmiary są stosunkowo duże w porównaniu z odległością od oświetlanego przedmiotu. Na przykład Słońce w porównaniu z odległością między nim a Ziemią ma na tyle duże rozmiary, że możemy traktować je jako rozciągłe źródło światła.
Świecąca żarówka elektryczna jest przykładem źródła światła, które możemy w zależności od jej odległości od oświetlanego przedmiotu traktować jako źródło rozciągłe – gdy jest blisko – lub punktowe – jeśli odległość dzieląca ją od oświetlanego przedmiotu jest wystarczająco duża.

Za oświetlonym przedmiotem powstaje cień. Ponieważ rozciągłe źródło światła oświetla przedmiot pod różnymi kątami, część promieni może oświetlić obszar za przedmiotem i tym sposobem powstaje cień nieco jaśniejszy od tego powstałego bezpośrednio za przedmiotem. Ten nieco jaśniejszy cień nazywany jest właśnie półcieniem. Gdy znajdziemy się w obszarze półcienia, widzimy fragment powierzchni źródła światła. Natomiast z obszaru cienia nie jesteśmy w stanie w ogóle zaobserwować źródła. Sytuacja taka występuje podczas zaćmień Słońca. Jeżeli znajdziesz się w stożku cienia Księżyca, to zaobserwujesz zakrytą tarczę Słońca. Jeżeli znajdziesz się w obszarze stożka półcienia Księżyca, to zobaczysz tzw. zaćmienie częściowe – część tarczy Słońca będzie przesłonięta tarczą Księżyca.

Podsumowanie

• Jeżeli światło, które wyszło z jakiegoś źródła światła dotrze do naszego oka i wywoła w nim wrażenie świetlne, to powiemy, że widzimy to ciało. Światło to może pochodzić bezpośrednio z wysyłającego je źródła, ale widzimy również przedmioty, od których światło się odbiło.

• Źródłem światła jest każde ciało emitujące promieniowanie świetlne.

• Znane nam źródła światła możemy podzielić na dwie grupy:

  • naturalne źródła światła (Słońce, gwiazdy, świetliki, niektóre stworzenia morskie, wyładowania atmosferyczne);

  • sztuczne źródła światła (żarówki elektryczne, neony, diody LED, ognisko).

• Źródła światła mogą być punktowe i rozciągłe.

  • O punktowym źródle światła mówimy wtedy, gdy możemy przyjąć, że promienie wychodzą z jednego punktu. Jest tak wtedy, gdy rozmiary źródła światła są wielokrotnie mniejsze od odległości dzielącej to źródło od oświetlanego przedmiotu.

  • Jeżeli rozmiary źródła są większe od oświetlanego przedmiotu (na przykład Słońce oświetlające Ziemię lub Księżyc), to mówimy o rozciągłych źródłach światła.

• Oprócz źródeł światła są jeszcze obiekty, które świecą światłem odbitym. Należą do nich Księżyc i planety, które nie emitują światła, jedynie odbijają światło słoneczne.

• Podczas rozchodzenia się światła występują zjawiska powstawania cienia i półcienia – oba zjawiska są dowodem na to, że światło w ośrodkach jednorodnych rozchodzi się prostoliniowo.

• Obszar, do którego nie dochodzą promienie świetlne, nazywamy cieniem.

• Jeżeli nieprzezroczysty przedmiot jest oświetlany rozciągłym źródłem światła lub gdy przedmiot oświetlany jest kilkoma źródłami punktowymi, to oprócz cienia powstaje obszar półcienia, do którego dociera światło tylko z części źródła światła.

Biogramy

Jan Józef Ignacy Łukasiewicz7.01.1882Chorkówka23.03.1822Zaduszniki

R8X0LMry6espg

Ilustracja przedstawia obraz na którym uwieczniony jest Ignacy Łukasiewicz od pasa w górę jako starszy mężczyzna siedzący przy biurku na którym znajduje się w tle sprzęt laboratoryjny.

Jan Józef Ignacy Łukasiewicz

1822.03.23 Zaduszniki – 1882.01.7 Chorkówka

Polski farmaceuta i przedsiębiorca. Wynalazca lampy naftowej. Założył pierwszą na świecie kopalnię ropy naftowej w Bóbrce koło Krosna. Studiował na Uniwersytecie Jagiellońskim, lecz studia ukończył na Uniwersytecie Wiedeńskim.

Słowniczek