Номер 5, страница 182 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

5. На лампы дневного света можно смотреть спокойно: но: они не "режут" глаза. Чем можно объяснить такое их свойство?

4. Размер тени, отбрасываемой непрозрачным предметом, зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Расстояние от источника света до предмета. Чем ближе предмет к источнику света, тем больше будет его тень. Это происходит потому, что при приближении к источнику предмет блокирует свет под большим углом.

2. Расстояние от предмета до экрана (поверхности, на которую падает тень). Чем дальше экран находится от предмета, тем больше будет размер тени. Лучи света, огибающие предмет, продолжают расходиться, и на большем расстоянии они создают более крупное "изображение" контура предмета.

3. Угол падения света. Размер и особенно форма тени сильно зависят от угла, под которым свет падает на предмет. Например, тени от солнца в полдень короткие, так как солнце находится высоко в небе. На восходе и закате, когда солнце находится низко над горизонтом, тени становятся очень длинными.

Эти зависимости можно продемонстрировать с помощью геометрии, используя подобные треугольники. Если рассмотреть точечный источник света, предмет высотой $h$ и экран, то размер тени $H$ можно связать с расстояниями. Пусть $d_1$ — это расстояние от источника света до предмета, а $d_2$ — расстояние от предмета до экрана. Тогда соотношение будет следующим:

$\frac{H}{h} = \frac{d_1 + d_2}{d_1}$

Из этой формулы видно, что размер тени $H$ увеличивается при увеличении расстояния от предмета до экрана ($d_2$) или при уменьшении расстояния от источника до предмета ($d_1$).

4. Размер источника света. Если источник света не точечный, а протяженный (как, например, лампа дневного света или матовая лампа), тень будет иметь размытые края. Она будет состоять из центральной, самой темной части — полной тени (умбры), и более светлой внешней части — полутени (пенумбры). Размер источника влияет на соотношение размеров этих областей и на общую резкость тени.

Ответ: Размер тени зависит от расстояния между источником света и предметом, расстояния от предмета до экрана (поверхности, на которую падает тень), угла падения световых лучей, а также от размера самого источника света.

5. Свойство ламп дневного света (люминесцентных ламп) не вызывать дискомфорта и не "резать" глаза, в отличие от, например, прозрачных ламп накаливания или ярких светодиодов, объясняется тем, что они являются протяженными (или диффузными) источниками света.

Ключевой параметр, который определяет, будет ли источник света ослеплять, — это его габаритная яркость. Яркость — это интенсивность света, излучаемого с единицы видимой площади источника.

1. Точечные или малоразмерные источники. В лампе накаливания весь свет излучается тонкой, раскаленной вольфрамовой нитью. У светодиода свет исходит от крошечного кристалла. В обоих случаях большая мощность света сконцентрирована на очень маленькой площади. Это создает чрезвычайно высокую габаритную яркость. Когда мы смотрим на такой источник, на небольшой участок сетчатки глаза попадает мощный, концентрированный световой поток. Это вызывает перегрузку и даже повреждение светочувствительных клеток, что и ощущается как резь, боль и ослепление.

2. Протяженные источники. Лампа дневного света — это длинная трубка, вся внутренняя поверхность которой покрыта люминофором и равномерно светится. Хотя суммарное количество света (световой поток), которое она излучает, может быть таким же, как у лампы накаливания, этот свет распределен по очень большой площади. В результате яркость каждого отдельного участка поверхности лампы оказывается во много раз ниже.

Таким образом, когда мы смотрим на люминесцентную лампу, в наш глаз попадает рассеянный свет с низкой поверхностной яркостью. Это можно сравнить с разницей между взглядом на яркое солнце (почти точечный источник с огромной яркостью) и взглядом на равномерно светлое небо в облачный день (протяженный источник с низкой яркостью). На небо смотреть комфортно, а на солнце — невозможно и опасно.

Ответ: Лампы дневного света являются протяженными источниками, и их свет излучается с большой поверхности. Из-за этого их габаритная яркость (количество света на единицу площади) очень низка по сравнению с точечными источниками (такими как нить накала). Низкая яркость не вызывает перегрузки рецепторов глаза и позволяет смотреть на лампу без дискомфорта.