Вивчення хвильових властивостей світла. Проектно-дослідницька робота «Властивостей світла та світлових технологій

Творче завдання

Дослідження «Властивості світла та світлових технологій»

Виконали учні 9 класу МОУ Бурмакінської ЗОШ №2 Сіроджов Мехрофарід, Іванов Павло, Завадський Сергій

с. Бурмакіне 2015 рік

Вступ

Світло... Його значення у нашому житті дуже велике. Важко уявити життя без світла. Адже все живе існує та розвивається під впливом тепла та світла.

Що найперше, з чим стикається щойно народжена дитина? Так, на нього навалюється маса нових вражень – холод, шум, запахло чимось. Але найголовніше - це потік світла, що хлинув у вічі, який змушує жмуритися немовля.

Рослини виробляють кисень під впливом світла, більшість тварин та комах ведуть денний спосіб життя.

Життя людини в перші періоди його існування - добування їжі, полювання, захист від ворогів - було залежне від денного світла. Потім людина навчилася поводитися з вогнем, добувати та підтримувати його, готувати на ньому їжу. Але у всіх випадках людська діяльність не могла і не може протікати без висвітлення.

Дуже часто я цікавився, як утворюється веселка, чому сонячні зайчики бігають вранці на килимі, як капітан Немо, дивлячись у перископ, бачив усе, що відбувається на поверхні води. Саме тому мене й зацікавила ця тема. Я хочу зрозуміти, що ж таке світло, чим воно важливе в нашому житті, як бачить наше око, як працюють мікроскоп і телескоп, як світить Місяць, як і куди біжить світло.

Глава 1. Прямолінійність світла

Розділ науки, що вивчає світло, називають оптикою (від грецького слова видимий, видимий).

Світлове випромінювання створюється джерелами світла. Існують природні та штучні джерела. До природних належать Сонце, зірки, полярне сяйво, блискавка, світлячки та ін. До штучних - лампи, свічки та екран включеного телевізора.

Джерела світла ми бачимо тому, що створюване ними випромінювання потрапляє до нас у вічі.

За старих часів люди вважали, що світло виходить з очей і є своєрідними щупальцями. Звідси вираз «світло очей моїх». З розвитком науки знання світлі стали вірнішими.

Від свого джерела світло прямує на всі боки, відбивається від навколишніх предметів і робить ці предмети видимими. Так ми бачимо дерева, будинки, Місяць. Світло біжить до нас прямою лінією.

Рис. 1.1. Прямолінійність сонячного світла.

Чи можна загородитись від сонячного світла? Звісно, ​​за допомогою долоні; парасолька; козирка головного убору. Якби світло поширювалося не прямолінійно, то воно могло б обігнути краї перешкоди і потрапити до нас в очі. Таким чином, описаний вище приклад показує, що світло поширюється прямою. Прямолінійність світла доводить утворення тіней (наприклад, сонячне та місячне затемнення).

Рис. 1.2. Сонячне затемнення.

Коли Земля перебуває між Сонцем і Місяцем, ми спостерігаємо місячне затемнення (рис. 1.3.).

Рис. 1.3. Місячне затемнення.

Глава 2. Закон відображення світла

Як мовилося раніше, людина сприймає навколишній світ завдяки тому, що промені світла відбиваються від предмета і потрапляють у вічі. Наприклад, ми сприймаємо Місяць як небесне тіло, що світиться, але насправді доведено, що на ньому немає жодного джерела світла. Місяць, як небесне дзеркало, відбиває промені Сонця, і ми бачимо її світиться.

Відбите світло можна спостерігати не лише від небесних тіл. Усі колись пускали сонячних «зайчиків».

Спостереження за сонячними зайчиками навели на відкриття закону відображення світла. Звучить він так: кут падіння променя дорівнює куту відбиття променя (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Закон відображення світла.

Цей закон ілюструє такий досвід. Покладемо на стіл аркуш паперу та проведемо на ньому пряму лінію. Поставимо дзеркало перпендикулярно до цієї лінії. У ролі світлових променів вибираємо олівці, які розташуємо по різні боки від накресленої лінії. Домагаємося, щоб олівці та їх відображення у дзеркалі утворили прямі лінії. Один олівець виконує роль падаючого променя, а інший - відбитого. Кути між олівцями та перпендикуляром рівні.

Якщо повертати один з олівців, то обов'язково потрібно повернути і другий, щоб не було зламу між першим олівцем та його продовженням у дзеркалі, щоб не порушувати прямолінійність світлового променя, який олівець зображує.

У цьому досвіді використано чудовий винахід людини – дзеркало.

Дзеркала допомагають нам розглянути себе з різних боків. Випускають тристулкові дзеркала, які потрібні акторам у їхніх гримерних.

За допомогою дзеркал ми регочем над своїм відображенням у кімнатах сміху. Якщо дзеркало опукле, то наше відображення розтягується завширшки і ми виглядаємо товстими, оскільки відбувається розсіювання променів світла. Якщо ж дзеркало увігнуте, ми бачимо себе худими, тобто відбувається збирання променів.

Ці особливості дзеркал застосовуються практично. Випуклі дзеркала використовують водії збільшення сектора огляду. Увігнуті дзеркала застосовують під час виготовлення прожекторів, кишенькових ліхтариків, маяків, фар автомобіля.

Чотири дзеркала, нахилених під кутом 45°, відбивають промені кілька разів в обхід непрозорого предмета, потрапляючи у вічі спостерігачеві. Внаслідок чого спостерігач бачить захований предмет. У військовій справі широко використовуються подібні прилади, які називаються перископами.

Дзеркальне відображення використовується у відомій іграшці – калейдоскопі. Жменька строкатих уламків відбивається в трьох плоских дзеркальцях і утворює напрочуд красиві візерунки, які змінюються при найменшому повороті калейдоскопа. Сьогодні калейдоскоп не викликає такого живого інтересу, з яким зустріли більше ста років тому, коли був ще новинкою. Його оспівували у прозі та віршах.

Дивлюсь – і що ж у моїх очах?

У фігурах різних та зірках

Сапфіри, яхонти, топази,

І аметисти, і перли,

І перламутр – все бачу раптом!

Лише зроблю рукою рух -

І нове в очах явище!

Писав про калейдоскоп байка А.Ізмайлов. Винайшли ж калейдоскоп в Англії 1816 року.

Про дзеркальний пристрій, який міг концентрувати світлові промені, ми можемо прочитати у фантастичному романі Олексія Толстого «Гіперболоїд інженера Гаріна». Згодом з'ясувалося, що якби такий прилад був побудований, він не справляв би такого ефекту. Хоча деякі стверджують, що гіперболоїд можна вважати прообразом сучасного лазерного пристрою.

Чому ж поверхні одних предметів відбивають світло добре, а інших – ні? Чому одні виглядають матовими, а інші дзеркальними? Напевно, вся справа у відполірованості поверхонь. Поводивши пальцем по дзеркалу, ми переконаємося, що воно гладке, а фанера - шорстка, тобто складається з безлічі дуже маленьких плоских поверхонь, розташованих безладно. Тому дзеркало відбиває падаючі промені світла спрямовано, а шорсткі поверхні - хаотично, під різними кутами, у різних напрямах (рис. 2.4.).

Рис. 2.4.Отражение променів світла від різних поверхонь.

Глава 3. Закон заломлення світла

У попередньому розділі було розглянуто непрозорі предмети. А що відбувається з променями, коли вони падають на прозору поверхню вікна, річки, склянки з водою?

Проведемо досвід. Покладемо на дно порожньої чашки монету. Поставимо чашку на стіл так, щоб край чашки приховував від нас монету. Потім обережно наливаємо воду. У якийсь момент монета починає «спливати». Коли заповниться вся чашка – монета видно цілком.

Яка розгадка цього «фокусу»? Справа в тому, що при переході з одного середовища в інше промені світла заломлюються.

Наочне спотворення світла можна відтворити на столі (додаток 5). Накриємо половину столу скатертиною і, трохи нахиливши стіл. Змусимо скотитися коліщатка від іграшкової машини.

Якщо напрямок коліс та край скатертини становлять кут 90°, то заломлення не відбувається. Тобто. ілюструється правило: «Промінь, перпендикулярний площині розділу середовищ, не заломлюється» (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Перпендикулярність променя до площини поділу середовищ.

При похилому напрямі шляху, коліс шлях зламується. Заломлення відбувається через різну швидкість руху коліс.

Випадок I. Верхня частина столу не вкрита скатертиною.

У верхній частині столу швидкість більша, ніж у тій, яка вкрита скатертиною. І в цьому випадку напрямок шляху наближається до «перпендикуляра падіння» (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Перехід променя з менш щільного середовища більш щільну.

Випадок ІІ. Верхня частина столу вкрита скатертиною.

У цьому випадку відбувається видалення напрямку шляху від перпендикуляра падіння (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Перехід променя з більш щільного середовища менш щільне.

Цей випадок описаний у попередньому досвіді, коли кут заломлення більший за кут падіння, і монета візуально «спливає» в чашці.

Заломлення променя відбувається через різну швидкість проходження через дане середовище. Тобто. різні прозорі речовини заломлюють світло по-різному. Ця особливість використовується при конструюванні різних оптичних приладів: бінокля, перископа, мікроскопа, фотоапарата та ін. Головною частиною цих приладів є лінза.

Лінзи бувають опуклі - збирають, і увігнуті - що розсіюють. Прості лінзи не дають спотворення, але бувають лінзи, які підвищують або по горизонталі, або по вертикалі.

Циліндрична лінза збільшує по горизонталі. Прикладом такої лінзи може бути склянка з водою

Як мовилося раніше, існує безліч приладів, основною частиною яких є лінза. Прообразом одного з них, камери, була камера-обскура, яку можна вважати спрощеною моделлю ока людини.

Світло від яскраво освітлених предметів проходить через маленький отвір у передній стінці темного ящика, і на матовому склі, вставленому в задню стінку, з'являється зменшене перевернуте зображення.

У ХVI столітті в отвір почали вставляти лінзу-об'єктив. Проте минуло три сторіччя, поки люди навчилися фіксувати зображення та довго їх зберігати.

Виявляється, у нашому оці кришталик виконує роль лінзи, і має вигляд лінзи, що збирає, тобто. двоопуклої форми. Відстань кращого бачення – 25см. А в кінотеатрі при перегляді фільму ця відстань дорівнює ширині картини, збільшеною втричі. Тобто якщо ширина зображення 6м, то кращі місця знаходяться на відстані 18м від екрана.

Око називається нормальним, якщо збирає промені в одній точці на сітківці. Але є два недоліки зору - короткозорість і далекозорість (рис. 3.4, 3.5).

Короткозорість і далекозорість усуваються за допомогою лінз. Винахід окулярів стало великим благом для людей, які мають недоліки зору. Близоруким виписують окуляри з лінзою, що розсіює, а для далекозорих - з лінзою, що збирає (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Збірна та розсіювальна лінзи.

Розділ 4. Світло – хвиля, світло – частка

Закони відображення та заломлення світла вивчалися і досліджувалися багатьма вченими, які жили в різні епохи: Герон Олександрійсько-давньогрецький вчений, П'єр Ферма-французький математик, Християн Гюйгенс-голландський вчений, який розробив хвильову теорію світла, Томас Юнг-англійський вчений, творець , Жан Фуко-французький фізик, розробив метод вимірювання швидкості світла, Альберт Ейнштейн-фізик-теоретик, творець квантової теорії світла.

Як бачимо, вчені довели, що світло-це хвиля і світло-це частка.

Хвильову теорію світла підтверджує веселка. Як виникає веселка? Утворюється вона завдяки дрібним краплинкам води, тому і виникає лише після дощу. Заломлюючись у крихітних краплях, біле світло розкладається на спектр. Ісаак Ньютон-англійський фізик, виділив сім кольорів, куди розкладається біле світло.

Довести це можна за допомогою простої демонстрації (додаток 11).

Розфарбуємо коло у кольори веселки. Закріпимо його на олівці та почнемо швидко обертати. Бачимо, що всі кольори злилися у білий.

З окремими кольорами спектра можна зробити цікаві досліди. Наприклад, «змішати» два основних кольори, взятих через один, і отримати третій основний колір спектру, що стоїть між ними. Так червоний і жовтий перетворюються при змішуванні на помаранчевий, блакитний і жовтий - на зелений, зелений і синій - на блакитний.

За допомогою спектрального аналізу вивчаються далекі зірки, хімічний склад твердих тіл, Сонце. Вражаючим відкриттям спектрального аналізу стало відкриття хімічного елемента – гелію – який спочатку виявили на Сонці, а потім значно пізніше на Землі.

Квантову теорію світла, тобто. світло - частка, взяли на озброєння багато видатних учених. Наприклад, А.Ейнштейн застосував цю теорію до явища фотоефекту, з яким ми зустрічаємось у метро, ​​на прохідних підприємствах, де встановлені турнікети. Вони знаходяться пристрої, які перетворюють світловий потік в електричний сигнал.

Висновок

Виявляється, світло потрібне не тільки для того, щоб ми жили та розвивалися, але, як виявилося, властивості світла застосовуються широко в науці та техніці. На основі заломлення та відображення світла, природи світла винайдені прилади, які дозволяють людям виправити дефекти зору, бачити з-під води, використовувати прилади для охорони приміщень, досліджувати організм людини на предмет захворювань та багато іншого.

Список літератури

1. Ф.В. Рабіза. Прості досліди. Смішні фізики для дітей. "Дитяча література", М., 1997.

2. А.В. Перишкін, Н.А. Вітчизна. фізика. Підручник для 8 класу середньої школи. "Освіта", М., 1993.

3. Я.І. Перельман. Цікава фізика. "Наука", М., 1976.

4. А. Крейг, «Наука. Енциклопедія. », М., Росмен, 1998.

Казка у тому, що станеться, якщо зникне світло сонця.

Давним давно була на півночі країна, де не світило сонце. І місяць не світив. Дуже темна була країна. Тільки зірки виднілись у чорному небі. Але від зірок якесь світло? Майже жодного. Одне мерехтіння...

Чорне небо висіло над країною, і так було темно, що люди розрізняли один одного за голосами. І вогню не знали люди Темної країни. Жили вони у башнях з дерну та прутів, утеплювали ці житла як могли – землю насипали, мохом обтикали... Але все одно тремтіли від холоду, бо у Темній країні завжди дув лютий вітер із холодного моря, глухо закритого льодом. Худо було людям у Темній країні. Дуже погано. І була у Темній країні висока кругла гора.

Півнеба закривала кругла гора, ніхто ніколи не бачив, які зірки світять по той бік круглої гори.

А біля підніжжя гори стояв довгий і високий чорний паркан.

Такий довгий і такий високий, що ніхто не міг його обійти. І ніхто не міг перелізти через цей паркан, щоб побачити, що там.

Знали вежники тільки: стоїть за парканом великий будинок із чорних колод, оббитий для тепла оленьими шкурами.

І живуть у тому домі сімдесят чорних братів.

І пасуться за високим парканом сто тисяч оленів. І теплі шкури оленів, і гаряча їхня кров, і смачне їхнє м'ясо...

Але вежі тільки чули про все це - не було в них самих ні оленів, ні будинків, і їли вони тільки рибу, яку витягали з-під чорного льоду. Так жили люди у Темній країні тисячу років. І ще тисячу. І ще тисячу років, і ще...

І не думав ніхто з веж, що можна жити якось інакше.

Але одного разу трапилося: побачили башти - їде вздовж високого чорного паркану старий на олені. На білому олені, на чудовому олені.

Олень був такий гарний і такий білий, що від нього виходило тихе сяйво. І в цьому сяйві побачили башти обличчя старого, просте і мудре обличчя старої людини, яка багато жила, багато бачив, нікому не заздрить і хоче залишити людям добру пам'ять про себе.

Здрастуйте, люди! - Сказав старий і зупинив оленя.

- Яка глуха темрява у вашій країні, - сказав старий, і люди побачили його довгу сиву бороду, майже до колін.

- Невже ви, башти, ніколи не бачили сонця? - Запитав старий.

Але ніхто йому не відповів, ніхто не зрозумів, про що він питає.

Вежники не знали сонця. І місяця не знали.

Знали лише зірки – тьмяні світлячки у чорному небі.

- Так, – сказав старий, – я бачу, ви не знаєте сонця… А сонце – це велика радість і велике тепло. І живе сонце по той бік круглої гори, за високим парканом. На найшвидшому олені довго їхати, щоб побачити сонце. А пішки вздовж високого паркану до сонця ніколи не дійти, для цього мало людського життя...

Слухали вежі старого і мовчки дивувалися: що ж це за штука така - сонце, яке одразу і велика радість, і велике тепло?

Почули старого та чорні брати. Почули – і раптом закричали:

- Дурні ви, башти! Дурні та темні! Хіба може бути щось таке, що одразу і радість і тепло? Хіба може бути щось таке, чого б ми не знали? Приїхав на білому олені старий ошуканець і розповідає вам казки, наче маленьким дітям! Поб'ємо його і проженемо! Немає на землі кольору краще за чорний!.. Поб'ємо старого і проженемо! Поб'ємо! І проженемо! Поб'ємо! І проженемо!

Замислилися вежі. Хіба за казку б'ють? А сімдесят чорних братів уже пішли на старого, вже оточили його разом із оленем.

Похитав головою мудрий старий, і погасли очі його, і обличчя його потемніло, і згасло сяйво від білого оленя.

Сказав старий:

- Важко повірити, чого не бачив. Але якщо є паркан – є щось і за парканом. Якщо є гора – є земля і за горою. Якщо є світлячки-зірки – може бути й така велика зірка, яскрава як сто тисяч зірок одразу, тепла та радісна… І є на землі багато різних фарб, не одна чорна. А чорний колір – це колір великої неправди, колір обману та злої сили. Я йду. І здаюся тепер тільки тому, хто повірить у сонце.

Чорні брати простягли руки, щоб схопити старого, але білий олень ударив копитом, розступилася земля - ​​і зник олень, і старий зник.

Розійшлися люди у своїх вежах, у своїх справах. А чорні брати пішли до свого великого будинку, за високу огорожу. І всі почали жити як жили.

І тільки один хлопець не міг більше жити по-старому. Запам'ятав він слова старої людини про невідоме сонце, яке дає одразу й тепло та радість.

Пішов юнак до темних озер, туди, де росте ягель – оленячий мох. Він глянув на чорне небо, глянув на чорну воду, глянув на чорну землю і сказав:

- Як би добре, якби не все чорне! Так хочеться повірити у сонце! Тож хочеться побачити сонце! Але зник старий, образили старого. І білий його олень зник. Як тепер я знайду їх у такій темряві?

Тільки юнак сказав ці слова - розкрився ягель і з'явився перед юнаком чудовий олень. Був він такий білий, що від шкіри його виходило сяйво...

- Я тут, – сказав олень. - Я чекаю тебе. Сідай верхи.

Юнак дуже здивувався і сів верхи на оленя. І помчали вони мохами та болотами, через чорні озера, над чорними лісами, над похмурими сопками...

Чи довго мчали, чи коротко – зупинився чудовий олень.

І бачить юнак: перед ним на гранітному камені сидить той самий старий, сива борода до колін, обличчя просте, мудре, незаздрісне.

- Здрастуйте, - сказав старий. - Дякую тобі, що ти повірив у сонце. Серед найтемнішого народу завжди знайдеться герой. Не може бути народу без героїв...

- Дякую тобі за добре слово, - сказав юнак. - Але скажи, як мені дістати сонце для веж? Хоч шматочок сонця, яке одразу і тепло та радість...

- Дістанеш ти сонце, - сказав старий. - Але щоб сонце всіх зігріло і всіх потішило, треба, щоб усі люди твого племені повірили у сонце. Хоч на волосинку, але повірили б. Тільки тоді сонце дасться тобі до рук. Тільки тоді зігріє всіх.

- Добре, - сказав юнак, сів на оленя і повернувся назад до своєї Темної країни.

Приїхав, розповів як було. І попросив у кожного по волосинці.

Задумалися вежники, але дали юнакові по волоску, кожен дав по волоску, ціла купа набралася. Тільки чорні брати не дали ні волосся. Але у чорних братів хлопець і не просив нічого.

Почав юнак плести з волосків скриньку. Важка це була робота. Сімдесят днів і сімдесят ночей плював він скриньку. Але це тільки так говориться – сімдесят днів. Тому що у Темній країні дні були схожі на ночі, а ночі – на дні. Не було різниці між днем ​​та вночі – однаково темно. А в темряві, на дотик, сплести міцну скриньку – непроста справа.

Але юнак найдужче повірив у сонце - і він сплів скриньку.

І вийшов він знову до озера, на березі якого зростав високий ягель, оленячий мох. Подивився на чорне небо та й сказав:

- Готова моя скринька. Сімдесят днів і сімдесят ночей у глибокій темряві я плів її. І віра багатьох людей увійшла в мене через ці волоски, через мої очі і через пальці. Тепер я готовий дістати сонце для веж.

Тільки він це сказав - розкрився ягель, оленячий мох, і з'явився перед юнаком білий олень.

- Сідай, - сказав олень. - Сідай на мене верхи.

І знову помчали вони чорними мохами, над чорними озерами, над чорними лісами та чорними болотами.

Довго мчали так довго, що хлопець рахунок часу втратив.

І раптом спалахнуло вдалині густе червоне світло.

Бачить юнак: на краю землі стоїть величезне червоне сонце. Стоїть, переливається, жаром пашить, очі сліпить.

- Стій, - сказав юнак білому оленю. - Стій, постривай, очам боляче, дай звикнути.

Зупинився олень і каже юнакові:

- Подивися, яке сонце величезне, яке яскраве, яке гаряче! Таке сонце одному не забрати. Ми з тобою відколемо шматочок, покажемо людям у Темній країні. Сподобається їм шматочок сонця- нехай самі приїдуть і візьмуть інше. А не сподобається – доведеться повернути на місце та шматочок.

- Сподобається! - Сказав юнак. - Не може сонце вежникам не сподобатися, не може бути такого! Їдемо скоріше, очі звикли, рукам час робити - скоріше!

- Розкрий свою скриньку, - каже олень, - і тримайся міцніше за мене.

Розкрив хлопець скриньку - і помчали вони прямо на сонце. На повному скаку вдарив олень своїми рогами по сонцю, відскочив від сонця шматочок і впав прямо в скриньку. Юнак одразу кришку скриньки зачинив, а чудовий олень помчав назад.

Вони досягли Темної країни, зліз юнак з оленя і низько вклонився йому. А олень ударив копитом – і зник.

Стоїть юнак серед своїх людей, серед баштарів, і каже:

- Всі ви дали мені по волосинці. Сплів я скриньку і привіз вам шматочок сонця. Зовсім маленький шматочок. Давайте випустимо його, нехай він освітить наше небо та нашу землю. І якщо частка сонця припаде вам до душі – я знаю, як дістати інше сонце. Воно набагато більше, мені одному не під силу, треба взятися всім.

Тільки він сказав ці слова, прибігли з круглої гори через високу огорожу сімдесят чорних братів. Біжать, руками махають, кричать на все горло:

- Не смій випускати! Висохнуть наші озера! Залізо в землі розплавиться і заллє наші будинки! Сам ти засліпнеш, і всі ми згоримо!

Відповідає їм юнак:

- Чи не висохнуть озера, і не розплавиться залізо. Бачив я сонце, бачив землю навколо справжнього сонця. Прекрасна та земля, немає нічого красивішого! Тому що сонце не терпить чорного кольору!

Обступили чорні брати юнака з усіх боків, хочуть вирвати скриньку. Але тут башти заступилися за свого.

- Ні, - сказали вони, - не дамо вам скриньку. Вона з нашої віри пов'язана, вона з нашої надії. І якщо він привіз частинку сонця, нехай покаже всім!

Але чорні брати схопили юнака і потягли його до чорного болота, щоб утопити разом із скринькою. Бачать башти – погано справа, не допомагають слова. Підняли вони з землі каміння і кинулися на чорних братів. Почалася битва, і здійнявся чорний вітер, справжня чорна буря.

І раптом розкрилася скринька. І шматочок сонця вилетів із неї. Вітер підхопив і підняв невеличке сонце над чорною землею.

Спочатку тьмяною зірочкою замерзло сонечко над людьми. Потім вітер почав роздмухувати його, як роздмухує вугілля в багатті.

І сонечко засвітилося, все яскравіше, яскравіше, і червоним світлом спалахнуло небо. Осяяли болота, осяяли озера, і ягель на березі, оленячий мох, засвітився...

Дивляться башти: вода в озерах стала блакитною, мохи забарвилися у жовтий колір, у рожевий, у зелений. І навіть каміння стало різнобарвним. Ніколи не думали вежники, що така красива їхня Темна країна.

А чорні брати стали ще чорнішими, зовсім як мокрі вугілля. Потім спалахнули жарким полум'ям і згоріли без залишку. І вітер розвіяв попіл. Тому що той, хто не вірить у сонце, не зможе витримати світла його та тепла. Кому сонце не в радість – тому воно на біду.

- Спасибі тобі! - закричали вежі юнакові. - Спасибі тобі! Навчи нас, як здобути все сонце! Навчи!

- Ідіть туди, де жили чорні брати, – сказав юнак. - Ідіть і зламайте високий паркан. І візьміть сто тисяч оленів. І тоді ми всі разом поїдемо та здобудемо сонце. Вежники так і вчинили.

Зламали високу огорожу, взяли оленів і поїхали туди, куди вказував юнак.

Довго їхали, і здалося вдалині величезне червоне сонце. Злізли башмаки з оленів і низько вклонилися сонцю.

Юнак сказав:

- А тепер поставте оленів великим колом, головами в один бік.

Вежники так і вчинили.

І раптом розступилася земля, і з'явився чудовий білий олень, той самий, яким колись приїжджав у Темну країну мудрий старий.

Чудовий олень торкнувся сонця рогом, воно хитнулося, підвелось і плавно лягло на роги всіх оленів. І сто тисяч оленів дбайливо понесли сонце до Темної країни.

І вони донесли сонце цілістю і безпекою, і Темна країна перестала бути темною: піднялися назустріч сонцю квіти і трави, потягнулися в небо дерева.

І люди в тундрі навчилися посміхатися один одному, дітям та сонцю.

З того часу і світить над тундрою сонце.

І тисяча років минула з того часу, а потім ще тисяча і ще...

Інші люди живуть у тундрі, і вони зовсім не знають, як це може бути суцільна темрява, коли день не відрізнити від ночі. Але пам'ять про сміливого юнака, який повірив у сонце, - пам'ять досі живе і ніколи не помре, вона вічна. Як завжди саме сонце - велика радість і велике тепло.

Фантастична історія про те, що станеться, якщо зникне світло сонця.

На 8-й день роботи адронного колайдера планету охопив трепет. Адже подачу харчування на його прискорювачі припинили на третій.

Випадковий прокол метрики простору перекачував надра зірки в інший вимір.

Зірки на ім'я Сонце. Все сталося так раптово, повсякденно і страшно.

Наче повернули вимикач у палаті з безнадійним хворим. І настала Темрява.

Припинився фотосинтез, зникли бджоли, зникли птахи.

Але це був лише мізерний штришок на полотні картини під назвою "катастрофа". Земля перестала отримувати тепло, а тоненька шкаралупа атмосфери вмить проморозилася космічним холодом.

Річки замерзли, потім почалися снігопади зі сніжинками з замерзлого повітря. Через зникнення зірки – планети зійшли зі своїх орбіт і беззвучно зіткнулися, зліпившись у єдиний ком – піщинку на просторах байдужого космосу.

Загальні визначення

З погляду оптики, світло – це електромагнітне випромінювання, яке сприймається оком людини. За одиницю зміни прийнято брати ділянку у вакуумі 750 ТГц. Це короткохвильова межа діапазону. Її довжина дорівнює 400 нм. Що стосується межі широких хвиль, то за одиницю виміру береться ділянка 760 нм, тобто 390 ТГц.

У фізиці світло сприймається як сукупність спрямованих частинок, званих фотонами. Швидкість розподілу хвиль у вакуумі стала. Фотони мають певний імпульс, енергію, нульову масу. У більш широкому значенні слова, світло - це видиме. Також хвилі можуть бути і інфрачервоними.

З погляду онтології, світло – це початок буття. Про це стверджують і філософи, і релігієзнавці. У географії цим терміном прийнято називати окремі сфери планети. Саме собою світло - це поняття соціальне. Проте у науці вона має конкретні властивості, риси та закони.

Природа та джерела світла

Електромагнітне випромінювання створюється у процесі взаємодії заряджених частинок. Оптимальною умовою для цього буде тепло, яке має безперервний спектр. Максимум випромінювання залежить від температури джерела. Відмінним прикладом процесу є Сонце. Його випромінювання є близьким до аналогічних показників абсолютно чорного тіла. Природа світла на Сонці обумовлюється температурою нагрівання до 6000 К. У цьому близько 40% випромінювання перебуває у межах видимості. Максимум спектру потужності розташовується близько 550 нм.

Джерелами світла також можуть бути:

1. Електронні оболонки молекул та атомів під час переходу з одного рівня на інший. Такі процеси дозволяють досягти лінійного спектру. Прикладом можуть бути світлодіоди і газорозрядні лампи.
2. яке утворюється під час руху заряджених частинок з фазовою швидкістю світла.
3. Процеси гальмування фотонів. В результаті утворюється синхро-або циклотронне випромінювання.

Природа світла може бути пов'язана з люмінесценцією. Це стосується і штучних джерел, і органічних. Приклад: хемілюмінесценція, сцинтиляція, фосфоресценція та ін.

У свою чергу джерела світла поділяються на групи щодо температурних показників: А, В, С, D65. Найскладніший спектр спостерігається у абсолютно чорного тіла.

Характеристики світла

Людське око суб'єктивно сприймає електромагнітне випромінювання як колір. Так, світло може віддавати білими, жовтими, червоними, зеленими переливами. Це лише зорове відчуття, яке пов'язане з частотою випромінювання, будь воно за складом спектральним чи монохроматичним. Доведено, що фотони здатні поширюватись навіть у вакуумі. За відсутності речовини швидкість потоку дорівнює 300 000 км/с. Це відкриття було зроблено ще на початку 1970-х років.

На межі середовищ потік світла відчуває або відбиток, або заломлення. Під час поширення він розсіюється через речовину. Можна сміливо сказати, що оптичні показники середовища характеризуються значенням заломлення, рівним відношенню швидкостей у вакуумі і поглинання. У ізотропних речовин поширення потоку залежить від напрями. Тут представлений скалярною величиною, що визначається координатами та часом. В анізотропному середовищі фотони проявляється у вигляді тензора.

Крім того, світло буває поляризованим і немає. У першому випадку головною величиною визначення буде вектор хвилі. Якщо ж потік не поляризований, він складається з набору частинок, спрямованих у випадкові сторони.

Найважливішою характеристикою світла є його інтенсивність. Вона визначається такими фотометричними величинами, як потужність та енергія.

Основні властивості світла

Фотони можуть не тільки взаємодіяти між собою, а й мати напрямок. В результаті зіткнення зі стороннім середовищем потік зазнає відображення та заломлення. Це дві основні властивості світла. З відображенням все більш-менш ясно: воно залежить від щільності матерії та кута падіння променів. Однак із заломленням справа набагато складніша.

Для початку можна розглянути простий приклад: якщо опустити соломинку у воду, то збоку вона здасться вигнутою та укороченою. Це і є заломлення світла, яке настає на межі рідкого середовища та повітря. Цей процес визначається напрямом розподілу променів під час проходження через кордон матерії.

Коли потік світла стосується межі між середовищами, довжина його хвилі суттєво змінюється. Проте частота поширення залишається незмінною. Якщо промінь не ортогональний по відношенню до кордону, то зміна зазнає і довжина хвилі, і її напрямок.

Штучне часто використовують у дослідницьких цілях (мікроскопи, лінзи, лупи). Також до таких джерел зміни показників хвилі ставляться окуляри.

Класифікація світла

В даний час розрізняють штучне та природне світло. Кожен із цих видів визначається характерним джерелом випромінювання.

Природне світло являє собою набір заряджених частинок з хаотичним напрямком, що швидко змінюється. Таке електромагнітне поле обумовлюється змінним коливанням напруженостей. До природних джерел відносяться розпечені тіла, сонце, поляризовані гази.

Штучне світло буває наступних видів:

1. Місцевий. Його використовують на робочому місці, на ділянці кухні, стіни та ін. Таке освітлення відіграє в дизайні інтер'єру.
2. Загальна. Це рівномірне освітлення усієї площі. Джерелами є люстри, торшери.
3. Комбінований. Суміш першого та другого видів для досягнення ідеальної освітленості приміщення.
4. Аварійний. Він дуже корисний при відключеннях світла. Живлення проводиться найчастіше від акумуляторів.

сонячне світло

Сьогодні це головне джерело енергії на Землі. Не буде перебільшенням сказати, що сонячне світло впливає на всі важливі матерії. Це кількісна постійна, що визначає енергію.

У верхніх шарах земної атмосфери міститься близько 50% випромінювання інфрачервоного та 10% ультрафіолетового. Тому кількісна складова видимого світла дорівнює лише 40%.

Сонячна енергія використовується в синтетичних та природних процесах. Це і фотосинтез, і перетворення хімічних форм, і опалення, і багато іншого. Завдяки сонцю людство може скористатися електроенергією. У свою чергу, потоки світла можуть бути прямими та розсіяними, якщо вони проходять через хмари.

Три головні закони

З давніх часів вчені займалися вивченням геометричної оптики. На сьогоднішній день основними є такі закони світла:

Сприйняття світла

Навколишній світ людині видно завдяки здатності її очей взаємодіяти з електромагнітним випромінюванням. Світло сприймається рецепторами сітківки, які можуть уловити та відреагувати на спектральний діапазон заряджених частинок.

У людини є 2 типи чутливих клітин ока: колбочки та палички. Перші зумовлюють механізм зору вдень при високому рівні освітлення. Палички є більш чутливими до випромінювання. Вони дозволяють людині бачити у нічний час.

Зорові відтінки світла обумовлюються довжиною хвилі та її спрямованістю.

Рудницька Ганна

Рудницька Ганна, учениця 10 А класу ДБОУ ліцею №486 м. С.-Петербурга спільно з учителем фізики Бородкіною Тетяною Іванівною провела дослідницьку роботу на тему: "Світло-це хвиля". Це дослідження було представлено в РГПУ імені Герцена Г.С.-Петербурга. Учениця за свою роботу від ректорату університету отримала грамоту. Тези виступу були опубліковані у друкованій збірці університету.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Щоб користуватися попереднім переглядом, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Попередній перегляд:

Дослідження хвильових властивостей світла?

Т.І. Бородкіна, О. Рудницька

(ДБОУ ліцей №486 Виборзького району)

З курсу 8 класу ми знаємо, що світло - це випромінювання. Розрізняють штучні та природні, теплові та люмінесцентні джерела світла. Про прямолінійне розповсюдження світла знали ще в стародавньому Єгипті і використовували це для встановлення колон по прямій лінії. Закон прямолінійного поширення світла дозволяє пояснити утворення тіні та півтіні, а також сонячні та місячні затемнення (рисунок 1).

Рис. 1. Демонстрація сонячного затемнення на приладі "Телурій"

Будь-якому хвильовому руху притаманні явища інтерференції та дифракції.. Спробуємо переконатись, що світло має хвильову природу.

амплітуди двох чи кількох когерентних хвиль за її накладення друг на друга. Супроводжується чергуванням максимумів (пучностей) та мінімумів (вузлів) інтенсивності у просторі. Результат інтерференції (інтерференційна картина) залежить від різниціфаз хвиль, що накладаються.

Умова максимумута мінімуму інтерференції хвиль можна записати, як:у цій формулі замість µ має стояти± і , де k =0,1,2,….., Δ d - Різниця ходу хвилі, що інтерферують,λ - Довжина хвилі хвиль, що інтерферують.

Дифракція хвиль - це явище, яке полягає в огинанні хвилями країв перешкод.

Наочну дифракційну та інтерференційну картини поперечних механічних хвиль можна спостерігати за допомогою хвильової ванни (рисунок 2).

Рис.2. Інтерференція хвиль на хвильовій ванні

Проведемо тепер досліди, які дозволяють нам побачити інтерференцію та дифракцію світлових хвиль. Яскраву інтерференційну картину світла можна спостерігати на плівці мильної бульбашки (рисунок 3).

Рис.3. Інтерференція світла на плівці мильної бульбашки

Досліди з капроновою стрічкою та лазерним диском показали, що світлові хвилі огинають перешкоди і складаються. Тобто мають властивість інтерференції та дифракції. Дифракція світла на щілини 1 мм і тонкої нитки 0,2 мм доводять, що світло не тільки має властивості інтерференції та дифракції, а й те, що довжина хвилі дуже маленька, тому світлова хвиля може огинати лише маленькі за розміром перешкоди (рисунок 4).

а) б)

Рис.4. Дифракція світла: а) на щілини; б) на нитки

Під час розгляду деяких наших досліджуваних зразків за допомогою оптичного мікроскопа Nikon Eclipse на факультеті фізики РГПУ ім. А.І. Герцена ми побачили штрихи на дифракційній решітці та дифракцію світла.Дифракція світла на капроновій стрічці була яскраво виражена. На малому отворі можна було спостерігати явище хроматичної аберації (рис. 5)..

Рис.5. Хроматична аберація на малому отворі

Крім того, проведений нами розрахунок довжини хвилі червоного та синьогосвітла за допомогою дифракційних ґрат за формулою:де d-період грати, λ -довжина хвилі, k - 1,2,3,… показав, що довжина хвилі червоного світла дорівнюєλ =725 нм, а синього кольору –λ = 440 нм.

Після проведення досвіду з джерелом світла та кристалом турмаліну, можна стверджувати, що світло – це поперечна поляризована хвиля.У турмаліну анізотропія оптичних властивостейпроявляється в тому, що він сильно поглинає випромінювання з коливаннями вектора Е одного певного напрямку, а випромінювання з коливаннями перпендикулярному напрямку майже не поглинає. Цю властивість кристалів називають дихроїзмом. На малюнку 6 показаний досвід поляризації світла.

Рис.6. Поляризація світла

Таким чином, в результаті проведених досліджень ми переконалися,що світло має хвильові властивості.

Інформаційні джерела:

1. А.В. Перишкін Підручник "Фізика-8". - Москва: Дрофа, 2001 р. (стор.147,148)

2. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругін Підручник "Фізика 11 клас". – М. Просвітництво, 2012 (стор.198)

5. 7. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругін Підручник "Фізика 11 клас". – М. Просвітництво, 2012 (стор.210)

6. https://ua.wikipedia.org/wiki/Діафрагма_(оптика)

7. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругін Підручник "Фізика 11 клас". – М. Просвітництво, 2012 (стор.390,391)

Попередній перегляд:

Слайд 1. Тема моєї роботи: Дослідження хвильових властивостей світла?

Слайд 2. З курсу 8 класу ми знаємо, що світло - це випромінювання. Розрізняють штучні та природні, теплові та люмінесцентні джерела світла. Про прямолінійне розповсюдження світла знали ще в стародавньому Єгипті і використовували це для встановлення колон по прямій лінії. Закон прямолінійного поширення світла дозволяє пояснити утворення тіні та півтіні, а також сонячні та місячні затемнення. На слайді представлений досвід на приладі Теллурій.

Слайд 3. Існує також визначення: «Світло – це електромагнітна хвиля». Ми досліджували у своїх дослідах властивості інтерференції та дифракції хвиль. Так як поняття інтерференції та дифракції хвиль вивчають лише в 11 класі, то для наочності цих явищ за допомогою хвильової ванни ми отримали сферичні та прямі хвилі. Хвилі на поверхні води є поперечними. На фото представлена ​​сферична хвиля, отримана за допомогою хвильової ванни.

Слайд 4 . Властивості інтерференції хвиль можна спостерігати на досвіді за допомогою цієї хвильової ванни. На слайді представлено картину інтерференції двох сферичних хвиль.

Слайд 5 Інтерференція хвиль – це збільшення чи зменшення результуючоїамплітуди двох чи кількох когерентних хвиль за її накладення друг на друга. Супроводжується чергуванням максимумів (пучностей) та мінімумів (вузлів) інтенсивності у просторі. Інтерференційна картина залежить від різниціфаз хвиль, що накладаються.Для утворення стійкої інтерференційної картини потрібні когерентні джерела хвиль. Когерентні хвилі - це хвилі, що мають однакові частоти, постійну різницю фаз, а коливання відбуваються в одній площині.

Слайд 6. Якщо поставити перешкоду шляху поширення хвилі, можна побачити, що сферична хвиля огинає цю перешкоду. А пряма хвиля стає джерелом вторинних хвиль, пройшовши крізь щілину.

Слайд 7 . Дифракція хвиль - це явище, яке полягає в огинанні хвилями країв перешкод.

Для світла розрізняють два види дифракції: у паралельних променях (Фраунгофера) та у розбіжних променях (Френеля).

Дифракцію Фраунгофера можна спостерігати при освітленні паралельним пучком світла вузької щілини. Якщо за щілиною помістити лінзу, що збирає, то на екрані у фокальній площині буде спостерігатися дифракційна картина у вигляді світлих і темних смуг, що чергуються.

Дифракція Френеля може спостерігатися на круглому отворі або диску і має вигляд концентричних темних і світлих кілець, причому для їх спостереження не потрібно лінзи.

Пояснити дифракцію можна за допомогою принципу Гюйгенса-Френеля. Кожна точка хвильової поверхні є вторинним точковим джерелом когерентних хвиль. Таким чином, дифракційну картину можна розглядати як результат інтерференції вторинних хвиль, що йдуть від точок хвильової поверхні, що збігається з перешкодою, на якій відбувається дифракція.

Слайд 8.Якщо поставити досліди зі світлом. То яскраву інтерференційну картину можна побачити на мильному міхурі та дротяній рамці. Причому інтерференційні лінії мають різну ширину, це залежить від товщини мильної плівки. Мильна плівка на рамці має клиноподібну форму.

Слайд 9. Інтерференцію світла в тонких плівках можна зобразити за допомогою схеми, де видно додавання когерентних хвиль відбитих від зовнішньої та внутрішньої поверхонь плівки.

Слайд 10. Досліди з лазерним диском та капроновою стрічкою показують, що світлова хвиля огинає перешкоди та складається. Тобто має властивість інтерференції та дифракції.

Слайд 11 і 12. Дифракція світла на тонкій нитці 0,2 мм і щілини 1мм доводять, що світло не тільки має властивості інтерференції та дифракції. Але й те, що довжина хвилі дуже маленька, тому світлова хвиля може огинати лише маленькі за розміром перешкоди.

Слайд 13. На обладнанні L-micro було отримано кільця Ньютона. Кільця Ньютона - це кільцеподібні інтерференційні максимуми та мінімуми, що з'являються навколо точки торкання злегка вигнутої опуклої лінзи та плоскопаралельної пластини при проходженні світла крізь лінзу та пластину.

Слайд 14. Крім того, деякі наші зразки було досліджено на оптичному мікроскопі Nikon Eclipse на факультеті фізики РГПУ ім. А.І. Герцена. Ми побачили штрихи на дифракційній решітці. Розглянули грати у білому та синьому світлі.

Слайд 15. Дослідження капронової стрічки показало слабку інтерференційну картину.

Слайд 16. Дослідження круглого отвору показало картину аберації світла.Аберація світла виникає через те, що показник заломлення залежить від довжини хвилі світлаЗменшення діючого отвору оптичної системи (діафрагмування) покращує якість зображення, тому що при цьому з пучка променів усуваються крайові промені, на ході яких найбільше позначаються аберації. Це також підтверджує хвилеву природу світла.

Слайд 17.Якщо провести досвід із джерелом світла і кристалом турмаліну, можна стверджувати, що світло- це поперечна поляризована хвиля.У турмаліну анізотропія проявляється в тому, що він сильно поглинає випромінювання з коливаннями вектора Е одного певного напряму, а випромінювання з коливаннями перпендикулярному напрямку майже не поглинає. Цю властивість кристалів називають дихроїзмом .

Слайд 18.Розрахунок довжини хвилі червоного світла за допомогою дифракційних ґрат за формулою:де d-період грати, λ-довжина хвилі, m-1,2,3, ... показав, що довжина хвилі червоного світла λ= 725нм, а синього 440 нм

Слайд 19. З усіх проведених дослідів і розрахунків можна стверджувати, що світло має хвильові властивості.

Слайд 20. Хочу додати, що явище інтерференції та дифракції світла знайшло практичне застосування у просвітленій оптиці та перевірці шорсткості поверхонь