Номер 4, страница 198 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Приведите примеры, доказывающие прямолинейное распространение света.

4. Прямолинейное распространение света в однородной среде (такой как воздух, вода или вакуум) подтверждается множеством явлений и экспериментов. Вот несколько наглядных примеров:

Образование тени и полутени. Когда на пути световых лучей встречается непрозрачный предмет, за ним образуется область, куда свет не проникает — тень. Если источник света является точечным (очень маленьким), то тень имеет резкие, четко очерченные границы. Если же источник света протяженный (например, Солнце или большая лампа), то помимо области полной тени (умбры) образуется и область полутени (пенумбры). Полутень — это область, куда попадает свет лишь от части источника. Сама возможность точно рассчитать размеры и форму тени и полутени, зная расположение и размеры источника и предмета, служит прямым доказательством того, что свет распространяется по прямым линиям.

Камера-обскура. Это простейшее устройство для получения оптического изображения, представляющее собой светонепроницаемый ящик с маленьким отверстием в одной из стенок. Свет от внешнего объекта, проходя через это отверстие, создает на противоположной стенке ящика (экране) перевернутое изображение. Каждый луч света от определенной точки объекта движется строго по прямой линии через отверстие к соответствующей точке на экране. Если бы свет мог изгибаться, четкое изображение не сформировалось бы.

Солнечные и лунные затмения. Эти грандиозные астрономические явления являются примером образования тени в космических масштабах. Во время солнечного затмения тень от Луны падает на поверхность Земли, и наблюдатели в этой тени видят, как диск Луны закрывает Солнце. Во время лунного затмения, наоборот, Луна входит в тень, отбрасываемую Землей. Вся геометрия этих явлений и возможность их точного предсказания основаны на законе прямолинейного распространения света.

Прямые пучки света. В повседневной жизни мы можем непосредственно наблюдать прямолинейные световые лучи. Например, лучи солнца, пробивающиеся сквозь разрывы в облаках или сквозь листву деревьев в лесу, выглядят как ровные, прямые полосы. То же самое можно увидеть в темном помещении, если в воздухе есть пыль или дым, — луч от фонарика или проектора будет виден как прямой столб света. Взвешенные в воздухе частицы рассеивают свет, делая его путь видимым для нашего глаза.

Ответ: Примерами, доказывающими прямолинейное распространение света, являются: образование тени и полутени от непрозрачных предметов, получение перевернутого изображения в камере-обскуре, явление солнечных и лунных затмений, а также наблюдение прямых световых лучей в тумане или запыленном воздухе.

5.(Вопрос на изображении неполон. Ниже приводится ответ на наиболее вероятный связанный вопрос: "Объясните, как образуются тень и полутень?")

Образование тени и полутени является прямым следствием закона прямолинейного распространения света. Характер тени, отбрасываемой непрозрачным предметом, зависит от размеров источника света относительно предмета и расстояний между ними.

1. Если источник света точечный. Точечный источник — это идеализированная модель, где источник света имеет пренебрежимо малые размеры. Световые лучи от него распространяются во все стороны по прямым линиям. Когда на их пути оказывается непрозрачный предмет, он полностью блокирует лучи, которые на него падают. В результате за предметом образуется область пространства, куда свет не проникает совсем. Эта область называется полной тенью. У такой тени всегда резкие и четкие границы.

2. Если источник света протяженный. В реальности источники света (Солнце, лампа, костер) имеют конечные размеры. Такой источник можно мысленно представить как множество точечных источников, расположенных рядом. В этом случае за непрозрачным предметом образуются две различные области:

• Полная тень (умбра) — это центральная, самая темная часть тени. В эту область не попадает свет ни от одной точки протяженного источника света. Наблюдатель, находящийся в области полной тени, совсем не видит источник света.
• Полутень (пенумбра) — это область частичного затенения, которая окружает полную тень. В любую точку полутени свет попадает только от части источника света, в то время как другая его часть скрыта за предметом. Из-за этого полутень освещена слабее, чем окружающее пространство, но ярче, чем область полной тени. Наличие полутени создает плавный, размытый переход от освещенной области к полной тени.

Размеры и существование этих областей определяются геометрическим построением с помощью прямых лучей, проведенных от краев источника света касательно краев предмета.

Ответ: Тень образуется за непрозрачным предметом в области, куда не доходят световые лучи из-за их прямолинейного распространения. От точечного источника возникает только полная тень с резкими краями. От протяженного источника образуется центральная область полной тени (умбра), куда свет не попадает совсем, и окружающая ее область полутени (пенумбра), куда свет от источника попадает частично, что делает края тени размытыми.