Jak porusza się światło?

(1)

Jak porusza się światło?

Materiał składa się z sekcji: "1. Jak rozchodzi się światło?", "2. Jak powstaje cień?", "3. Odbicie i rozproszenie światła", "Podsumowanie", "Słowniczek", "Zadania". W materiale opisano jak porusza się i odbija światło, wskazano praktyczne wykorzystanie tego zjawiska, ze

szczególnym uwzględnieniem elementów odblaskowych. Zamieszczono trzy instrukcje:

a)do przeprowadzenia obserwacji dla sprawdzenia, czy światło rozchodzi się w linii prostej,b) dla zbadania jak powstaje cień oraz instrukcję dla sprawdzenia jak działa urządzenie -camera obscura.

Materiał zawiera 10 ilustracji (fotograﬁi i rysunków ilustrujących zjawisko zaćmienia Słońca i zaćmienia Księżyca, działanie peryskopu oraz powstawanie cienia, a także schemat

prezentujący rozproszenie światła), 5 ćwiczeń interaktywnych z możliwością sprawdzenia poprawności odpowiedzi. Dla sprawdzenia wiedzy zastosowano zadania wielokrotnego wyboru, tekst z lukami oraz zadania typu prawda - fałsz.

Słownik pojęć zawiera wyjaśnienia terminów: "cień", "odbicie zwierciadlane", "ośrodek",

"rozproszenie światła", "światło widzialne"

(2)

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?

Już wiesz

że gwiazdy świecą własnym światłem;

że jeśli coś stanie na drodze promieni słonecznych, to powstaje cień.

Nauczysz się

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 ośrodku, 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.

(3)

Zaćmienie Słońca powstaje na skutek przesłonięcia Słońca przez Księżyc. Czasami Księżyc zasłania jedynie część tarczy słonecznej – mówimy wówczas o zaćmieniu częściowym

Cień rzucany przez Ziemię powoduje powstawanie obserwowanego z naszej planety zaćmienia Księżyca

(4)

Sprawdzenie, czy światło rozchodzi się w linii prostej.

Co będzie potrzebne

źródło światła (np. lampka, latarka, świeczka),

ekran (może tu posłużyć gładka ściana lub płaskie drzwi).

pudełko tekturowe, np. po butach.

Instrukcja

1. Na środku przeciwległych ścian pudła wykonaj małe otwory. Powinny mieć średnicę ołówka lub długopisu (5-10 mm).

2. Ustaw pudło w połowie drogi między źródłem światła a ekranem.

3. Wyłącz światła lub zasłoń okna w pomieszczeniu.

4. Ustaw pudło tak, aby źródło światła, obydwa otwory w pudle i ekran znajdowały się w jednej linii. Czy na ekranie pojawia się plamka światła?

5. Przesuń pudło. 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.

(5)

Ważne!

Światło, na które reaguje wzrok człowieka, to światło 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!

2. Jak powstaje cień?

Gdy światło traﬁa na obiekt nieprzejrzysty, to bezpośrednio za nim pojawia się cień, 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.

Powstawanie cienia jest skutkiem rozchodzenia się światła po liniach prostych. Światło nie może ominąć obiektu, więc za nim pojawia się obszar nieoświetlony. Doskonale widać to na przykładzie cieni rzucanych przez liście drzew

(6)

Zbadanie, jak powstaje cień.

dwie świeczki,

dowolny przedmiot, np. klocek,

ekran, za który może posłużyć ściana lub duży, gładki karton.

Instrukcja

1. Zapal jedną świeczkę i postaw ją w pewnym oddaleniu od ekranu.

2. Ustaw przedmiot między świeczką a ekranem.

3. Przesuwaj ostrożnie świeczkę – co obserwujesz na ekranie?

4. 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 powoduje też przemieszczanie się cienia, gdyż zmienia się kierunek, z którego dochodzi światło. Dodanie drugiej świeczki powoduje powstanie dwóch cieni przedmiotu.

Powstawanie cienia przy jednym i dwóch źródłach światła



 



(7)

Polecenie 1

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.

(8)

Poznanie działania urządzenia camera obscura.

kartonowe pudełko,

folia aluminiowa,

nożyczki,

kalka techniczna,

taśma,

cienka, ostra igła,

świeczka.

Instrukcja

1. W jednej ze ścian wytnij niewielki prostokątny otwór.

2. Wytnij z kalki prostokąt o większych rozmiarach niż wycięty otwór i naklej go tak, by całkowicie zasłonił otwór.

3. Po przeciwnej stronie wytnij niewielki otwór i za pomocą taśmy zamocuj na nim folię aluminiową.

4. Używając igły, ostrożnie wykonaj w folii niewielki otwór. Uwaga – musi być on naprawdę mikroskopijny!

5. Zapal świeczkę i skieruj na nią otwór zrobiony w folii.

(9)

6. Spójrz na kalkę. Co widzisz?

Podsumowanie

Jeśli urządzenie wykonano poprawnie, na kalce powinien powstać obraz płomienia świeczki.

Promienie światła przechodzą od świeczki do otworu, a przez niego dostają się na kalkę, gdzie obraz się utrwala.

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.

(10)

Lustra mogą służyć do wytwarzania różnych przyrządów optycznych, np. peryskopu. W tym przyrządzie obraz odbija się kolejno w dwóch lustrach. Obserwator może dzięki temu widzieć otoczenie, samemu nie będąc widzianym

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.

(11)

Źródło: Groman123 (h ps://www.ﬂickr.com), licencja: CC BY-SA 2.0.

Polecenie 2

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 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.

(12)

Ważne!

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.

Praca domowa Polecenie 3.1

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

cień

obszar pozbawiony bezpośredniego dostępu do światła na skutek ustawienia przeszkody na drodze promieni świetlnych

(13)

odbicie zwierciadlane

odbicie światła od powierzchni gładkiej, kiedy wszystkie promienie świetlne są odbijane w tym samym kierunku; powstaje wówczas obraz odwrócony

ośrodek

środowisko o określonych właściwościach, np. powietrze, woda, próżnia

rozproszenie światła

odbicie światła od powierzchni nierównej, kiedy promienie świetlne odbijane są w różnych kierunkach

światło widzialne

światło, które widzimy gołym okiem

Zadania

(14)

Źródło: Andrzje Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.

próżnia

drut miedziany

chmura

farba

czysta woda

gleba

mleko

powietrze



(15)

Ćwiczenie 2

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.

□ □

(16)

Ćwiczenie 4

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 ...

poezja

medycyna

taniec

rzeźba

ﬁlozoﬁa

telekomunikacja

malarstwo



(17)

Ćwiczenie 5

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.

□ □