Номер 7.27, страница 148 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Прямолинейное распространение света - номер 7.27, страница 148.

Условие.

7.27°. На расстоянии 1 м от электрической лампочки на одной высоте с ней поместите в вертикальном положении белый экран. Получите на экране тень от гребёнки, имеющей крупные зубья. Почему очертания тени получаются неодинаково резкими при горизонтальном и вертикальном положении гребёнки?

Решение.

Решение

Различие в резкости очертаний тени при разном положении гребёнки объясняется тем, что источник света — электрическая лампочка — не является точечным. Светящийся элемент лампы, нить накала, представляет собой протяжённый источник света. В большинстве случаев нить накала имеет форму спирали, вытянутой в одном направлении больше, чем в другом (например, в стандартной лампе накаливания она чаще всего ориентирована вертикально).

Тень от предмета, создаваемая протяжённым источником света, состоит из области полной тени (умбры) и области полутени (пенумбры). Полутень представляет собой размытый край тени. Резкость тени зависит от ширины этой области полутени: чем она уже, тем тень резче.

Ширина полутени, в свою очередь, зависит от размера источника света в направлении, перпендикулярном краю тени.

Рассмотрим два случая, предполагая, что нить накала лампочки вытянута по вертикали:

1. Гребёнка расположена горизонтально. В этом случае её зубья и, соответственно, их длинные края тени также горизонтальны. Ширина полутени у этих горизонтальных краёв определяется вертикальным размером нити накала. Поскольку нить вытянута по вертикали, её размер в этом направлении значителен. Это приводит к образованию широкой полутени, и тень от зубьев получается размытой, нерезкой.

2. Гребёнка расположена вертикально. Зубья и их длинные края тени направлены вертикально. Ширина полутени у этих вертикальных краёв определяется горизонтальным размером нити накала. Так как нить тонкая, её размер в горизонтальном направлении мал. В результате полутень получается узкой, а очертания тени — более резкими и чёткими.

Таким образом, разная резкость тени обусловлена асимметрией формы источника света (нити накала).

Ответ: Очертания тени получаются неодинаково резкими из-за того, что нить накала лампочки является протяжённым и несимметричным источником света (как правило, вытянута в одном направлении). Резкость тени зависит от размера источника в направлении, перпендикулярном краю тени. Когда это направление совпадает с направлением, в котором нить накала имеет меньший размер, тень получается более резкой, и наоборот.