Световые явления

 

МБОУ «Спасская средняя общеобразовательная школа»

с. Батурино, Томского района, Томской области

 

 

 

 

 

 

Реферат

по  физике на тему:

«Световые явления»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: ученица 11 класса                              Киселёва Кристина Валерьевна

Проверил: учитель физики 

Огребо  Владимир Викторович

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск-2010 г.

 

 

 

Содержание

Название	Страница
Введение.	2 стр.
Свет  и зрение.	2 стр.
Тепловые  источники света. Отраженный свет.	3 стр.
Луч света. Точечный источник света.	4 стр.
Отражение света. Законы отражения.	4 стр.
Явление преломления света.	5 стр.
«Северный свет».	6 стр.
Пучок разноцветных лучей.	9 стр.
Цвета тел.	10 стр.
Радуга.	11 стр.
Полярное  сияние.	12 стр.
Прозрачность  тел.	13 стр.
Тени  и полутени.	14 стр.
Солнечное затмение.	15 стр.
Лунное  затмение.	16 стр.
Старое  и новое о миражах.	17 стр.
Кого  мы видим, глядя в зеркало?	18 стр.
Рисование перед зеркалом.	19 стр.
Заключение.	19 стр.
Список  литературы.	21 стр.

 

 

 

Введение.

Мы живем  в мире разнообразных световых явлений. Многие из них, например такие, как вечерние зори, когда небо и облака над горизонтом как будто пылают в огне; радуга, простирающаяся от горизонта до горизонта, или полярные сияния, наблюдающиеся в полярных широтах, весьма красочны. Тем, кто не знаком с причинами их возникновения, эти световые явления кажутся необыкновенными и загадочными.

Чтобы выяснить причины тех или иных световых явлений, необходимо обнаружить связь  наблюдаемого явления с другими  явлениями и объяснить его  на основании определенного закона природы. Тогда загадочность явления исчезнет, и мы приобретем о нем научное знание.

И в повседневной жизни мы встречаемся со многими  световыми явлениями, но обычно не задумываемся над ними – настолько они привычны для нас, а вот объяснить их часто затрудняемся. Например, чайная ложка, опущенная в стакан с водой, кажется нам надломленной или сломанной, в зависимости от того, с какой стороны мы смотрим на ложку. Почему? Или мы непосредственно не можем видеть своего лица, но в плоском зеркале отлично видим его, но это лишь зеркальное изображение. Как оно получается?

А вот пример более сложного светового явления. Мы видим окружающие нас предметы многоцветными при освещении  солнцем или яркой лампой, но с  наступлением сумерек или при  ослаблении света цветность предметов блекнет. Откуда берется цветность и почему она изменяется?

Чтобы ответить на эти и многие другие вопросы, необходимо воспользоваться различными источниками информации, а иногда даже прибегнуть к наблюдениям и опытам. Между тем кое-что в реферате может все-таки остаться непонятным читателю. Но ничего страшного, однако, в этом нет. Именно неполное понимание каких-то вопросов, возможно, породит у читателя желание разобраться в них до конца и явится побудительным мотивом для более деятельного знакомства со световыми явлениями, основанных на оптических законах и имеющих большое познавательное и практическое значение.

 

Свет  и зрение.

Способность видеть окружающий мир называется зрением, а орган зрения – глазами.

Сведения об окружающем мире мы получаем благодаря органам чувств. 90% этих сведений (информации) дает нам зрение, а носителем их является свет.

Свет существует независимо от того, обладаем мы зрением или  нет, потому что источники света  существуют независимо от нашего сознания. [6]

В потоке света нет ни молекул, ни атомов, ни электрических частиц, ни других каких-либо частиц особой природы, иной, чем природа частиц вещества. Световые частицы называют фотонами. Они обладают массой и энергией, волновыми свойствами и существуют только лишь в движении.

Поток фотонов переносит энергию от источников света к освещенным телам. Эту энергию называют световой энергией или энергией светового излучения.

Фотоны, падая на тела, взаимодействуют  с молекулами, атомами и электронами  вещества. Под действием света  тела нагреваются, из металлов вырываются электроны, вследствие чего металлы электризуются. Свет вызывает различные химические реакции, например выцветание красок на материалах, потемнение фотопластинки и фотопленки. В листья растений под действием света образуется хлорофилл. С помощью очень тонких опытов можно обнаружить давление света на тела, т.е. механическое действие света.

Масса и энергия отдельных  фотонов различны, но скорость их движения в вакууме у всех одна и та же. Скорость фотонов и есть скорость распространения света. Эта скорость велика. Ее измерили опытным путем. В вакууме она оказалась равной 300000 км/с. С такой скоростью не могут двигаться никакие тела.

Скорость света в вакууме  – наибольшая возможная в природе  скорость. Это утверждение является законом природы. [9]

 

Тепловые источники  света. Отраженный свет.

Источники света – это тела, от которых исходит свет. Одни из них излучают свет. Такими самоизлучателями света в мировом пространстве являются Солнце и звезды. В земных условиях к самоизлучателям относятся пламя сгорающей древесины, керосина, спирта, нефти, горящего газа, раскаленная нить электролампы, молния. Названные самоизлучатели не только светят, но и греют, поэтому их называют тепловыми источниками света.

Тела при температуре  около 800ºС уже начинают излучать свет. Накаленные частички угля (сажи) в пламени свечи, от которых исходит свет, имеют температуру 1500ºС. У светящейся вольфрамовой нити электролампы температура равна 2700ºС. Температура поверхности Солнца близка к 6000ºС.

Многие тела, от которых исходит свет, не являются самоизлучателями света: они только отражают свет, падающий на них от других источников света. Такие тела служат источниками отраженного света.

На земной поверхности  источниками отраженного света  становятся все предметы, освещенные Солнцем. В ясные дни солнечный свет, проходя сквозь земную атмосферу, частично рассеивается молекулами атмосферных газов и пылевыми частицами, находящимися в атмосфере. Поэтому мы видим так называемый небесный свод, который является гигантским источником отраженного солнечного света. [3]

Огромным источником отраженного  света является водная поверхность  океанов, морей, озер и рек, поверхность  растительного, снегового и облачного покрова, песчаная поверхность пустынь. Именно поэтому земной шар, наблюдаемый космонавтами из космического пространства, виден как небесное светило в виде цветного светящегося диска.

 

Луч света. Точеный  источник света.

Если между  глазом и источником света поместить  непрозрачный предмет, то источника  света не будет видно. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется по прямым линиям – прямолинейно.

Прямолинейное распространение  света позволяет при помощи вех (шестов) устанавливать прямолинейные  границы земельных участков, прокладывать прямолинейные лесные просеки, линии железных дорог, автострад, взлетные дорожки на аэродромах.

Этим явлением пользуются при измерении расстояний на море и воздухе, а также для  проверки прямолинейности кромок различных  изделий: измерительных и чертежных  линеек, досок, планок.

Явление прямолинейного распространения света было известно уже в глубокой древности. Об этом писал основатель геометрии Евклид 2300 лет назад. Весьма вероятно, что  понятие о прямой линии возникло из представления о прямолинейном  распространении света в однородной среде: воздухе, воде, стекле при постоянной температуре и постоянном давлении.

Линия, вдоль которой распространяется световая энергия от источника света, называется лучом света. [10]

На геометрическом языке «луч» - это полупрямая, имеющая  началом геометрическую точку.

Всякий источник света имеет размеры, но если эти  размеры ничтожно малы по сравнению  с расстоянием от источника света  до наблюдателя, то размерами источника  можно пренебречь и принять его  за точку.

Глядя на небо в  темную ночь, мы видим множество звезд, и любая звезда нам кажется в виде точечного источника света. Если смотреть на звезды в телескоп с увеличением в тысячи, десятки тысяч раз, то никакая звезда не покажется увеличенной, потому что очень велики расстояния от нас до звезд по сравнению с размерами самих звезд, хотя многие звезды гораздо больше Солнца.

Звезды –  это наглядные примеры точечных источников света.

Понятиями «луч света», «точечный источник света» пользуются для графического изображения  на чертежах световых явлений, наблюдаемых в природе и опытах. Способ использования этих понятий прост и удобен для геометрического построения изображений в оптических приборах.

 

Отражение света. Законы отражения.

Свет, падающий на поверхность тела, частично или  полностью отражается в ту же среду, из которой он шел. Такое явление называется отражением света. [9]

Поверхности тел  могут быть гладкими (зеркальными) и  шероховатыми с мелкими и мельчайшими  неровностями. Опыт показывает, что  отражение света от таких поверхностей происходит по-разному.

Глядя на освещенную неровную поверхность любого тела, мы видим эту поверхность. Но когда  смотрим на чистое плоское зеркало, то не видим его поверхности, зато видим в зеркале свое изображение  и изображения окружающих нас  предметов. Если постепенно запылять поверхность зеркала, то изображение предметов в нем начнет тускнеть, а при сильном запылении или замазывании зеркала, например меловым раствором, изображение исчезнет. Мы будем видеть просто слой пыли или мела, потому что этот слой образует поверхность с мельчайшими неровностями. Путем шлифовки и полировки негладкую поверхность твердого тела можно сделать зеркальной. Существуют и природные зеркала – это спокойная водная поверхность озер, заливов, заводей и т.д.

При помощи специального прибора можно выяснить, как отражается свет от зеркальных поверхностей.

Необходимо  укрепить на диске зеркало и направлять световой пучок от осветителя так, чтобы  осевой луч пучка падал на зеркало  по направлению к центру диска. Тогда  мы увидим, что падающий луч отражается от зеркальной поверхности, при этом падающий и отраженный лучи образуют угол с вершиной в одной и той же точке падения и отражения этих лучей. Если восстановить из этой точки перпендикуляр к отражающей поверхности, то он окажется биссектрисой угла, делящей этот угол пополам. В этом легко убедиться, пользуясь градусной шкалой на диске прибора. [4]

Нетрудно увидеть, что все падающие и отраженные лучи вместе с перпендикуляром, восстановленном  в точке падения луча к отражающей поверхности, лежат в одной плоскости.

Таким образом, отражение света происходит по следующим  законам:

1. Угол  отражения равен углу падения.

2. Луч  падающий и луч отраженный  лежат в одной плоскости с  перпендикуляром к отражающей  поверхности в точке падения  луча. [10]

 

Явление преломления света.

При переходе света  из одной среды в другую, например, из воздуха в стекло или воду, а также наоборот, свет резко отклоняется  от прямолинейного направления на границе  раздела этих сред. Это явление  называется преломлением света.

Закон преломления: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред.[10]

Явление преломления  света можно наблюдать на знакомом уже приборе с диском. Узкий световой пучок от осветителя падает из воздуха на плоскую поверхность стеклянного полуцилиндра. На границе раздела стекла и воздуха световой пучок изменяет свое направление. [4]

Обратим внимание на следующую закономерность в преломлении света. В одних случаях, например при переходе света из воздуха в воду, из воздуха в стекло, преломленный луч приближается к перпендикуляру. Следовательно, угол падения больше угла преломления. В других случаях, например при переходе света из воды в воздух, из стекла в воздух, преломленный луч удаляется от перпендикуляра, т.е. угол преломления больше угла падения.

Причина преломления  света при переходе из одной среды  в другую – неодинаковая скорость распространения света в различных средах.[9] Если преломленный луч в данной среде приближается к перпендикуляру, то это значит, что скорость света в этой среде меньше, чем в той, из которой луч входит в данную среду. Если преломленный луч удаляется от перпендикуляра, то скорость света в этой среде больше, чем в той, из которой луч выходит.

В оптике принято  при сравнении двух различных  сред называть оптически более плотной ту среду, в которой свет распространяется с меньшей скоростью, и, наоборот, называть менее оптически плотной ту среду, в которой свет распространяется с большей скоростью. [4]

 

«Северный свет»

Ночью иногда можно  наблюдать, как над дорожным перевалом, холмом или лесом внезапно становится светло. И хотя источник света не виден, мы говорим: «Появился свет», «Мы видим свет». Источником этого света могли бы быть, например, фары автомобиля, выезжающего на перевал.