Проводим опыты, страница 223 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 54. Распространение света в однородной среде. Вспомните - страница 223.

Условие.

В куске картона сделайте отверстие диаметром 3–5 мм. Расположите картон с отверстием на расстоянии около 10 см от стены, находящейся против хорошо освещенного солнечным светом окна. На стене вы увидите перевернутое и уменьшенное изображение окна. Объясните наблюдаемое явление. Почему изображение оказывается перевёрнутым?

Решение.

Решение

Наблюдаемое явление объясняется законом прямолинейного распространения света. Картон с маленьким отверстием представляет собой простейшее оптическое устройство, известное как камера-обскура (от лат. camera obscūra — «тёмная комната»).

Объясните наблюдаемое явление.

Каждая точка хорошо освещенного окна является источником световых лучей, которые распространяются во все стороны по прямым линиям. Картонный экран с отверстием преграждает путь большинству этих лучей. Через малое отверстие проходит лишь очень узкий пучок лучей от каждой точки окна. Этот пучок, продолжая двигаться прямолинейно, попадает на стену (экран) и создает там небольшое световое пятно. Совокупность таких пятен от всех точек окна и формирует на стене его изображение. Изображение является уменьшенным, так как расстояние от картона до стены (около 10 см) значительно меньше расстояния от картона до окна. Отношение высоты изображения $h_{из}$ к высоте объекта (окна) $h_{об}$ равно отношению расстояния от отверстия до изображения $d_{из}$ к расстоянию от отверстия до объекта $d_{об}$ (из подобия треугольников): $h_{из}/h_{об} = d_{из}/d_{об}$. Так как $d_{из} \ll d_{об}$, то и изображение $h_{из}$ будет значительно меньше объекта $h_{об}$.

Ответ: Наблюдаемое явление — это получение действительного, уменьшенного и перевёрнутого изображения при помощи малого отверстия (камеры-обскуры), что является следствием закона прямолинейного распространения света.

Почему изображение оказывается перевёрнутым?

Изображение является перевёрнутым из-за прямолинейного распространения света. Световые лучи от верхней части окна, пройдя через отверстие, продолжают своё движение по прямой и попадают на нижнюю часть стены. Аналогично, лучи от нижней части окна, пройдя через то же отверстие, попадают на верхнюю часть стены. Точно так же лучи от левой стороны окна попадают на правую часть изображения, а от правой — на левую. В результате этого перекрещивания лучей в отверстии изображение на стене оказывается полностью перевёрнутым (и по вертикали, и по горизонтали).

Ответ: Изображение перевёрнуто, потому что световые лучи от разных точек объекта (окна) распространяются прямолинейно и, проходя через одно малое отверстие, перекрещиваются. Лучи от верхней части объекта формируют нижнюю часть изображения, а лучи от нижней части объекта — верхнюю.