Номер 4, страница 168 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

4. Проведите дома эксперимент. Расположите включённую настольную лампу на расстоянии 1 м от стены. Поместите в световой пучок какой-либо предмет. Изменяя расстояние от предмета до лампы, наблюдайте даваемую предметом тень. Опишите свои наблюдения.

В ходе домашнего эксперимента, в котором включенная настольная лампа располагалась на расстоянии 1 м от стены, а в световой пучок помещался непрозрачный предмет, были сделаны следующие наблюдения, касающиеся отбрасываемой на стену тени.

Было замечено, что размер и четкость тени напрямую зависят от расстояния между предметом и лампой.

Когда предмет располагается близко к лампе, его тень на стене становится очень большой, значительно превышая размеры самого предмета. Края этой тени выглядят размытыми и нечеткими. Это объясняется тем, что лампа является протяженным, а не точечным источником света. В результате, помимо области полной тени (умбры), куда свет от лампы не попадает совсем, образуется широкая область полутени (пенумбры), куда свет попадает частично. Именно эта широкая полутень и создает эффект размытых краев.

При перемещении предмета в обратном направлении, то есть при его удалении от лампы и приближении к стене, наблюдается обратная картина. Тень на стене уменьшается в размерах. Когда предмет находится почти у самой стены, размер тени становится почти равен реальному размеру предмета. Одновременно с этим контуры тени становятся гораздо более резкими и четкими, так как область полутени значительно сужается.

С точки зрения геометрии, эту зависимость можно описать, рассмотрев подобные треугольники, образованные источником света, предметом и его тенью. Если принять размер предмета за $h$, расстояние от лампы до предмета за $d$, а расстояние от лампы до стены за $L$ (в нашем случае $L = 1$ м), то размер тени $H$ можно найти из соотношения $\frac{H}{h} = \frac{L}{d}$. Эта формула показывает, что при уменьшении $d$ (предмет ближе к лампе) тень $H$ увеличивается, а при увеличении $d$ (предмет ближе к стене) тень $H$ уменьшается, стремясь к $h$ при $d \to L$.

Ответ: При приближении предмета к лампе его тень на стене увеличивается в размерах, а её края становятся более размытыми. При удалении предмета от лампы (и приближении к стене) его тень уменьшается, а её края становятся более резкими и чёткими.