Свет состоит из малых частичек вещества (корпускул-фотонов), испускаемых во всех направлениях по прямым линиям, или лучам, светящимся телом, например, горящей свечой. Если эти лучи, состоящие из корпускул, попадают в наш глаз, то мы видим их источник.

Закон прямолинейного распространения света был установлен опытным путём: в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Именно прямолинейное распространения света объясняет образование теней. Тенью называют ту часть пространства за непроницаемым предметом, куда не проникает свет (ни один световой луч).

Все источники света имеют размеры. Если размеры источника малы по сравнению с расстоянием, на котором оценивается действие света, его можно рассматривать как светящуюся точку (точечный источник света).

Прямолинейностью распространения светового луча объясняется образование  тени и полутени, отбрасываемых непрозрачными предметами при освещении их светом.

При малых размерах источника света или если источник находится далеко от предмета, получается только тень. Тень −− это область пространства, в которую свет не попадает.

При больших размерах источника света или если источник находится близко к предмету, создаются нерезкие тени (тень и полутень).

Полутень за непрозрачным телом при освещении его светом получается только от протяженного источника света. Такой источник можно представить в виде совокупности точечных. При этом свет от одного из таких точечных источников частично попадает в область тени от других источников −− это и есть полутень. Подводя итог сказанному срвним два рисунка получение тени и полутени:

Размеры предмета, который создает тень и размеры тени прямо пропорциональны. Также эта тень подобна самому предмету. Это можно увидеть из следующего чертежа:

Пусть S – точечный источник света, перпендикуляр h – размер предмета а перпендикуляр H – размер тени. Треугольники SAA’ и SBB’ – прямоугольные. Угол BSB’ – общий для этих двух треугольников. Из этого следует, что по двум равным углам данные треугольники подобны. Если эти два треугольника, то три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам второго:

От сюда следует, что размер H пропорционален размеру h. Если нам известны размер объекта, расстояние от источника света до объекта и расстояние от источника света до тени, то мы можем посчитать размер тени. Размер тени зависит от расстояния между источником света и пре-пятствием: чем ближе источник света к объекту, тем больше тень и полутень.

Закон отражения

Как мы видим подавляющее большинство предметов вокруг нас не являются источниками света. Мы видим окружающий нас мир за счет отражения света.

Когда световой луч падает на границу раздела двух сред, он испытыва­т отражение, то есть возвращается в исходную среду.

Обратите внимание на следующее: отражение света – это далеко не единственный возможный исход дальнейшего поведения падающего луча, частично он проникает в другую среду, то есть поглощается ею.

Поглощение света (абсорбция) – явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.

Построим падающий луч АО, отраженный луч ОВ и перпендикуляр СО  к поверхности MN в точку падения О :

Углом падения называется угол между падающим лучом и перпендикуляром (альфа), углом отражения называется угол между отражённым лучом и перпендикуляром (бетта).

Закон отражения света состоит из двух пунктов

1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр в точку падения лежат в одной плоскости.

2. Угол падения равен углу отражения.

Из закона отражения света следует обратимость световых лучей. То есть если мы поменяем местами падающий луч и отраженный, то ничего не изменится с точки зрения траектории распространения светового потока. Световые лучи могут отражаться от разных поверхностей:

а) пример отражения от шероховатой (неровной) поверхности:

б)пример отражения от гладкой (зеркальной) поверхности:

Приблизительно зеркальной является гладкая поверхность воды, стекла и полированного металла. Даже матовая поверхность может оказаться зеркальной, если изменить угол падения лучей.

Спектр применения закона отражения света весьма широк. Ббольшинство предметов вокруг нас мы видим именно в отраженном свете (луну, дерево, стол и т.д.). Еще одним хорошим примером использования отражения света являются зеркала.

Когда световой луч падает на поверхность, то часть переносимой им энергии может отражаться, а часть поглощается, третья часть может пройти сквозь вещество и выйти на другой стороне. В физике есть величина, которая характеризует, какая доля энергии падающего луча отразилась, а какая поглотилась. Альбедо – это коэффициент, который показывает, какая доля энергии падающего луча отражается от поверхности, (от латинского albedo – «белизна») – характеристика отражательной способности поверхности. Самое большое альбедо для веществ у снега. Оно составляет порядка 70–90 %, в зависимости от его новизны и сорта. Именно поэтому снег медленно тает, пока он свежий, а точнее белый. 

Плоское зеркало

Очень важным примером применения закона отражения света являются плоские зеркала – плоская поверхность, которая зеркально (полностью, 100%) отражает свет. Такие зеркала есть у вас в доме.

Разберемся, как строить изображение предметов в плоском зеркале

S – точечный источник света, испускающий лучи в разные направления. Возьмем два близких луча, падающих на плоское зеркало KL. Отраженные лучи пойдут так, будто они исходят из точки S₀, которая симметрична точке S относительно плоскости зеркала KL. Самое интересное начнется, когда отраженные лучи попадут нам в глаз: наш мозг сам достраивает расходящийся пучок, продолжая его за зерка­ло до точки S₀. Нам будет казаться, что отраженные лучи исхо­дят из точки S₀.

Эта точка и служит изображением источника света S. Конечно же, в реальности за зеркалом ничего не светится, это всего лишь иллюзия, поэтому эту точку называют мнимым изображением источника.

От расположения источника и размеров зеркала зависит область видения – область пространства, из которой видно изображение источника. Область видения задается краями зеркала К и L. Например, в зеркало в ванной можно смотреться под определенным углом, если отойти от него вбок, то вы себя или предмет, который хотите рассмотреть, не увидите.

Для того чтобы построить изображение произвольного предмета в плоском зеркале, необходимо построить изображение каждой его точки (лучше строить изображение коайних точек предмета). Но если мы знаем, что изображение точки симметрично относительно плоскости зеркала, то и изображение предмета будет симметричным относительно плоскости зеркала:

Пример: от зеркала, которое расположено вдоль оси OY, вправо по оси OX движется автомобиль со скоростью 20 м/с. С какой скоростью и в каком направлении будет двигаться его изображение? Ответ: Изображение будет двигаться влево (симметрично движению предмета) с такой же скоростью 20 м/с.

.

Вернуться к конспектам урока