Номер 3, страница 116 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Как, используя закон прямолинейного распространения света, объяснить образование теней и полутеней?

3. Как, используя закон прямолинейного распространения света, объяснить образование теней и полутеней?

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что в однородной прозрачной среде свет движется по прямым линиям. Это фундаментальное свойство света является ключом к объяснению образования тени и полутени.

Когда на пути световых лучей, исходящих от источника, возникает непрозрачное препятствие, оно блокирует их. В результате за этим препятствием образуется область пространства, в которую свет не может проникнуть. Эта неосвещенная область и есть тень.

Характер образующейся тени напрямую зависит от размера источника света.

Случай с точечным источником света

Точечный источник — это источник, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до препятствия (например, далекая звезда или маленький светодиод). Лучи от такого источника, проходящие у самых краев непрозрачного объекта, формируют на экране за ним четко очерченную область, куда свет не попадает. Эта область называется тенью (или полной тенью). У неё резкие, неразмытые границы.

Случай с протяженным источником света

Протяженный (не точечный) источник света имеет заметные размеры (например, Солнце, Луна, матовая лампа накаливания). Такой источник можно рассматривать как совокупность множества точечных источников, расположенных на его поверхности. В этом случае за непрозрачным предметом образуются две различные области:

1. Тень (или полная тень) — это центральная, наиболее темная область за предметом. В любую точку этой области не попадает свет ни от одной из точек протяженного источника. Она полностью лишена прямого света.

2. Полутень — это область, окружающая полную тень. В каждую точку полутени свет попадает только от части протяженного источника, в то время как другая его часть скрыта за препятствием. Из-за этого полутень освещена слабее, чем окружающее пространство, но значительно светлее, чем полная тень. Переход от света к полной тени через полутень является плавным.

Геометрически, если провести прямые линии от крайних точек источника света, касательные к краям непрозрачного объекта, то можно определить границы тени и полутени.

Таким образом, сам факт существования тени доказывает, что свет распространяется прямолинейно и не может "огибать" препятствия. А наличие полутени объясняется тем, что протяженный источник света освещает объект с разных точек, создавая более сложную картину затенения. Прекрасными природными примерами служат солнечные и лунные затмения, где Земля и Луна выступают в роли непрозрачных тел, а Солнце — в роли протяженного источника.

Ответ: Образование тени и полутени является следствием закона прямолинейного распространения света. Когда непрозрачный объект блокирует световые лучи, за ним образуется тень — область, куда свет не проникает. Если источник света точечный, тень имеет резкие границы. Если источник света протяженный, то образуется область полной тени, куда свет не попадает совсем, и область полутени, которая освещается лишь частью источника света и окружает полную тень.