Страница 198 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что такое источник света? Приведите примеры источников света.

Что такое источник света?

Источник света — это физический объект, атомы или молекулы которого излучают электромагнитные волны в видимом для человеческого глаза спектре (свет). Этот процесс связан с переходом вещества из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией, при этом избыток энергии испускается в виде кванта света — фотона. Иными словами, источник света преобразует различные виды энергии (тепловую, химическую, электрическую и т.д.) в световую.

Источники света можно классифицировать по нескольким признакам:

- По происхождению: естественные (природные) и искусственные (созданные человеком).

- По принципу действия: тепловые и люминесцентные («холодные»). Тепловые источники (например, Солнце, лампа накаливания) излучают свет благодаря своей высокой температуре. Люминесцентные источники (например, светодиоды, светлячки) излучают свет за счет процессов, не требующих сильного нагрева.

- По типу излучения: первичные и вторичные. Первичные источники непосредственно генерируют свет. Вторичные источники (например, Луна или любой непрозрачный предмет) не излучают собственный свет, а лишь отражают или рассеивают свет, падающий на них от первичных источников. Как правило, под «источником света» понимают именно первичный источник.

Ответ: Источник света — это физическое тело, которое преобразует какой-либо вид энергии в энергию видимого электромагнитного излучения (света).

Приведите примеры источников света.

Источники света можно разделить на две большие группы: естественные и искусственные.

Естественные (природные) источники:

• Солнце и другие звезды;

• Молния;

• Полярное сияние;

• Лава, извергаемая вулканами;

• Биолюминесцентные организмы (светлячки, некоторые глубоководные рыбы, медузы, грибы).

Искусственные (созданные человеком) источники:

• Огонь (пламя свечи, костер, факел);

• Лампа накаливания;

• Люминесцентная лампа (в том числе энергосберегающая);

• Светодиодная (LED) лампа;

• Лазер;

• Экран работающего телевизора, монитора, смартфона;

• Газоразрядные трубки (неоновые вывески).

Ответ: Примерами естественных источников света являются Солнце, молния, светлячки. Примерами искусственных источников света являются электрическая лампочка, пламя свечи, экран смартфона.

2. Что такое точечный источник света; световой луч?

Точечный источник света — это физическая модель, используемая в оптике для описания источника света, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до него. Иными словами, если светящийся объект очень мал или находится на очень большом удалении, его можно рассматривать как математическую точку, излучающую свет. Предполагается, что такой источник излучает свет равномерно во всех направлениях (изотропно), образуя сферические световые фронты.

Эта модель является идеализацией, так как в реальности любой источник света имеет конечные размеры. Однако она очень удобна для решения многих задач геометрической оптики. Примерами объектов, которые в определенных условиях можно считать точечными, являются: далекие звезды (для наблюдателя на Земле), маленькая светодиодная лампочка, рассматриваемая с расстояния в несколько метров.

Ответ:Точечный источник света — это идеализированный источник света, размерами которого можно пренебречь, так как они значительно меньше расстояния до освещаемых объектов или наблюдателя.

Световой луч — это также одна из основных моделей в геометрической оптике. Он представляет собой линию, вдоль которой распространяется световая энергия. Он всегда указывает направление движения света. В однородной прозрачной среде световые лучи являются прямыми линиями, что является следствием закона прямолинейного распространения света.

В действительности мы всегда имеем дело со световыми пучками, то есть с совокупностью множества лучей. Световой луч — это абстракция, представляющая собой бесконечно узкий световой пучок. Модель светового луча используется для графического изображения хода света при построении изображений в линзах и зеркалах, а также для объяснения образования тени. Хорошей физической аппроксимацией светового луча является тонкий пучок света от лазера.

Ответ:Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется свет, используемая в качестве модели для описания пути световой энергии в пространстве.

3. Как распространяется свет в однородной среде?

2. Что такое точечный источник света; световой луч?

Точечный источник света – это идеализированная физическая модель, представляющая собой источник света, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием от него до точки наблюдения или экрана. Любой реальный источник света, например, лампа или звезда, может рассматриваться как точечный, если он находится на достаточно большом удалении. Например, звёзды, являясь огромными небесными телами, с Земли выглядят как точки света из-за колоссальных расстояний до них.

Световой луч – это геометрическое понятие, представляющее собой линию, вдоль которой распространяется световая энергия. Это также идеализация, полезная для описания и построения хода света в оптических системах. В реальных условиях световому лучу соответствует очень узкий пучок света, например, свет от лазерной указки, который мы можем наблюдать в запылённом или задымлённом воздухе.

Ответ: Точечный источник света — это источник света, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи. Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется свет.

3. Как распространяется свет в однородной среде?

В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Это утверждение известно как закон прямолинейного распространения света. Однородной средой называется такая среда, физические свойства которой (в частности, для света — показатель преломления) одинаковы во всех её точках и не меняются от точки к точке. Примерами однородной среды могут служить вакуум, чистый воздух или вода при отсутствии турбулентных потоков.

Ответ: В однородной среде свет распространяется по прямым линиям (прямолинейно).

4. Приведите примеры, доказывающие [прямолинейное распространение света].

Прямолинейность распространения света в однородной среде подтверждается множеством явлений и наблюдений:

1. Образование тени. Если на пути распространения света поместить непрозрачный предмет, за ним образуется тёмная область — тень. Форма и размеры тени определяются прямыми линиями, проведёнными от источника света через края предмета. Если источник света не точечный, а протяжённый, то помимо полной тени (области, куда свет от источника совсем не попадает) образуется и полутень (область, куда попадает свет от части источника). Чёткие контуры теней доказывают, что свет не "огибает" препятствия, а движется прямо.

2. Камера-обскура. Это простейшее устройство для получения оптических изображений, представляющее собой светонепроницаемую коробку с маленьким отверстием. Свет от каждой точки наблюдаемого объекта проходит через отверстие по прямой и попадает на противоположную стенку, формируя там перевёрнутое изображение объекта. Если бы свет не распространялся прямолинейно, чёткого изображения бы не получилось.

3. Солнечные и лунные затмения. Эти астрономические явления являются масштабным примером образования тени. Лунное затмение происходит, когда Луна входит в тень, отбрасываемую Землёй. Солнечное затмение — когда тень от Луны падает на Землю. Возможность с высокой точностью предсказывать и наблюдать эти явления подтверждает прямолинейность распространения света в космическом пространстве (вакууме).

4. Видимые лучи света. Солнечные лучи, проходящие через щели в облаках или через листву в лесу, а также лучи от прожектора в тумане или дыму, воспринимаются нами как прямые светящиеся полосы.

Ответ: Примерами, доказывающими прямолинейное распространение света, являются: образование чётких теней от предметов, получение изображения в камере-обскуре, возникновение солнечных и лунных затмений, а также наблюдение прямых солнечных лучей в атмосфере.

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.

5. Объясните, как образуется тень.

5. Образование тени является прямым следствием закона прямолинейного распространения света. В однородной среде, такой как воздух, свет распространяется по прямым линиям.

Когда на пути световых лучей, идущих от источника света, встречается непрозрачный предмет, он преграждает им путь. За этим предметом образуется область пространства, в которую свет от источника не попадает. Эта область и есть тень. Если за предметом расположить экран (например, стену), то на нем будет видно темное пятно, которое является проекцией тени.

Характер тени зависит от размера и типа источника света:

- Если источник света точечный (его размеры очень малы по сравнению с расстоянием до предмета), то он отбрасывает резкую, чётко очерченную тень. Эта область называется полной тенью.

- Если источник света протяжённый (имеет значительные размеры, как, например, Солнце или большая лампа), то помимо полной тени образуется также полутень. Полутень — это область, куда свет попадает только от части источника, и она представляет собой плавный, размытый переход от полной тени к освещенной области.

Ответ: Тень образуется из-за того, что свет распространяется прямолинейно и не может огибать непрозрачные предметы. За таким предметом возникает неосвещенная область, в которую не попадают лучи света от источника.

6. (Вопрос на изображении неполон. Наиболее вероятное продолжение: "Объясните, почему в некоторых областях экрана образуется полутень?")

Появление на экране областей, которые не являются ни полностью тёмными (тень), ни полностью светлыми, объясняется тем, что источник света не является точечным, а имеет определённые размеры, то есть является протяжённым.

Рассмотрим систему, состоящую из протяжённого источника света, непрозрачного предмета и экрана. Можно выделить три типа областей на экране:

1. Область полной тени (умбра): из любой точки этой области источник света не виден совсем, так как он полностью заслонён предметом. В эту область свет не попадает, и она является самой тёмной.

2. Область полутени (пенумбра): это область, из точек которой источник света виден лишь частично, а другая его часть скрыта за предметом. В эту область попадает свет от части источника, поэтому она освещена слабее, чем полностью освещённые участки, но светлее, чем область полной тени. Полутень обычно окружает полную тень.

3. Область полного света: из этих точек экрана источник света виден целиком, ничто его не заслоняет.

Таким образом, именно использование протяжённого источника света приводит к появлению на экране областей с частичной освещенностью — полутеней. Классическим примером этого явления в природе является солнечное затмение, во время которого на поверхность Земли падает не только узкая полоса полной тени от Луны, но и обширная область полутени.

Ответ: В некоторых областях экрана образуется полутень, потому что используется протяженный (не точечный) источник света. Из этих областей непрозрачный предмет заслоняет источник света лишь частично, поэтому туда попадает свет только от части источника, создавая частичное затенение.

6. Объясните, почему в некоторых областях экрана (см. рис. 131) образуется полутень.

6. Полутень образуется в том случае, когда источник света не является точечным, а имеет определенные размеры, то есть является протяженным. В отличие от точечного источника, который создает только резкую тень (область, куда свет не попадает совсем), протяженный источник света можно представить как совокупность множества точечных источников, расположенных на его поверхности.

Когда свет от такого протяженного источника падает на непрозрачный предмет, на экране за ним возникают разные области освещенности:

• Тень (или полная тень): это область на экране, в которую свет не попадает ни от одной точки источника света. Из любой точки этой области источник света полностью скрыт за предметом.
• Полутень: это область, в которую свет попадает только от части источника света. Из любой точки в области полутени источник света виден лишь частично, так как другая его часть скрыта за предметом. Освещенность в этой области меньше, чем в полностью освещенной части экрана, но больше нуля. Она плавно меняется от полной темноты на границе с тенью до полной освещенности на внешней границе.
• Полностью освещенная область: сюда свет попадает от всех точек источника света.

Таким образом, полутень — это частично затененная область, которая возникает из-за того, что протяженный источник света может быть заслонен непрозрачным предметом не полностью, а лишь частично для некоторых точек на экране.

Ответ: Полутень образуется, когда источник света является протяженным (не точечным). В этом случае существуют области, из которых источник света виден лишь частично, так как он частично заслонен непрозрачным предметом. В эти области попадает только часть световых лучей, создавая частичное затенение.

7. Солнечное затмение — это астрономическое явление, которое происходит, когда Луна проходит между Солнцем и Землей, полностью или частично закрывая солнечный диск для наблюдателя на Земле. Это явление является наглядным примером образования тени и полутени в космическом масштабе.

В этой системе:

• Солнце выступает в роли протяженного источника света.
• Луна является непрозрачным телом, которое отбрасывает тень.
• Земля играет роль экрана, на который падает тень от Луны.

Когда Луна оказывается на одной линии с Солнцем и Землей (это происходит в фазе новолуния), она отбрасывает на поверхность Земли конусообразную тень, состоящую из двух частей:

1. Полная тень (умбра): это центральная, самая темная часть лунной тени. Наблюдатели на Земле, оказавшиеся в этой области (которая представляет собой пятно диаметром обычно не более 270 км), видят полное солнечное затмение. Луна полностью закрывает Солнце. Небо темнеет, как в сумерках, и становится видна солнечная корона — внешняя атмосфера Солнца.
2. Полутень (пенумбра): это более обширная и менее темная область вокруг полной тени. Наблюдатели в этой зоне (шириной в несколько тысяч километров) видят частное солнечное затмение. Для них Луна закрывает Солнце лишь частично, и часть солнечного диска остается видимой.

Солнечные затмения происходят не в каждое новолуние, так как орбита Луны наклонена примерно на 5° к плоскости орбиты Земли (эклиптике). Затмение возможно только тогда, когда новолуние совпадает с моментом прохождения Луной плоскости эклиптики.

Ответ: Солнечное затмение происходит, когда Луна, двигаясь по своей орбите, оказывается между Солнцем и Землей. Луна, будучи непрозрачным телом, отбрасывает на Землю тень. В тех областях Земли, куда падает полная тень Луны (умбра), наблюдается полное солнечное затмение. В более широких областях, куда падает полутень (пенумбра), наблюдается частное солнечное затмение.

7. Как происходит солнечное затмение; лунное затмение?

Как происходит солнечное затмение

Солнечное затмение — это астрономическое явление, которое наблюдается, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. При этом Луна полностью или частично заслоняет солнечный диск для наблюдателя на Земле. Такое событие может произойти только в фазе новолуния, при условии, что Солнце, Луна и Земля выстраиваются на одной линии. Луна отбрасывает на Землю тень, которая состоит из двух частей: центральной, более темной области, называемой полной тенью (умброй), и внешней, более светлой области — полутени (пенумбры). Наблюдатели, находящиеся в полосе полной тени, видят полное солнечное затмение, во время которого на несколько минут наступает темнота. Те, кто находится в области полутени, наблюдают частное солнечное затмение, видя, как Луна закрывает только часть солнечного диска.

Ответ: Солнечное затмение происходит, когда Луна оказывается между Солнцем и Землей, и ее тень падает на земную поверхность.

Как происходит лунное затмение

Лунное затмение происходит, когда Земля располагается точно между Солнцем и Луной, и Луна входит в конус тени, отбрасываемой нашей планетой. Это явление возможно только в полнолуние, когда Земля, Солнце и Луна снова выстраиваются на одной линии, но в ином порядке: Солнце-Земля-Луна. Тень Земли полностью или частично покрывает видимый диск Луны. В отличие от солнечного, лунное затмение видно со всего ночного полушария Земли, где Луна находится над горизонтом. Во время полного лунного затмения Луна не исчезает полностью, а приобретает характерный красновато-бурый оттенок. Это объясняется тем, что солнечные лучи, проходящие по касательной к земной атмосфере, преломляются и рассеиваются, и именно лучи красной части спектра в большей степени достигают поверхности Луны, освещая ее.

Ответ: Лунное затмение происходит, когда Земля оказывается между Солнцем и Луной, и тень Земли падает на поверхность Луны.

1. Солнце, Луна, нагретый элемент электрической плиты, светлячок — источники света. Чем отличаются излучения этих тел?

Все перечисленные тела являются источниками света, но их излучение отличается по фундаментальным принципам: по происхождению (является ли тело самосветящимся или отражающим свет) и по механизму, который заставляет тело излучать свет (нагрев или другие процессы).

Рассмотрим каждый источник подробнее:

Солнце

Солнце — это естественный, первичный (самосветящийся) источник света. Его излучение является тепловым. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции, в результате которых выделяется огромное количество энергии, разогревающей его поверхность до температуры около 5500 °C. Любое тело, нагретое до такой высокой температуры, испускает интенсивное электромагнитное излучение, часть которого лежит в видимом для человеческого глаза диапазоне. Таким образом, Солнце светит, потому что оно очень горячее.

Луна

Луна, в отличие от Солнца, является вторичным источником света. Она не излучает свет сама. Мы видим Луну на небе, потому что её поверхность отражает свет, идущий от Солнца. Сама Луна — холодное небесное тело, и её собственное тепловое излучение лежит в далёком инфракрасном диапазоне и невидимо для нас. Таким образом, свет Луны — это отраженный солнечный свет.

Нагретый элемент электрической плиты

Это искусственный, первичный источник света. Как и в случае с Солнцем, его излучение является тепловым. Когда через нагревательный элемент проходит электрический ток, он раскаляется до высокой температуры (сотни градусов Цельсия) и начинает светиться видимым, обычно красным или оранжевым светом. Чем выше температура, тем ярче свечение и тем больше его спектр смещается в сторону коротких волн (от красного к белому). Это пример преобразования электрической энергии в тепловую и световую.

Светлячок

Светлячок — это естественный, первичный источник света, но его излучение не является тепловым. Свечение светлячка — это пример биолюминесценции (разновидность хемилюминесценции), то есть испускания света в результате химической реакции в живом организме. Этот процесс очень эффективен и происходит практически без выделения тепла, поэтому такое излучение называют «холодным светом». Механизм свечения здесь принципиально иной, чем у Солнца или электроплиты.

Ответ:

Излучения этих тел отличаются по своей природе и механизму возникновения. Солнце и нагретый элемент плиты являются первичными тепловыми источниками: они испускают свет самостоятельно из-за высокой температуры (Солнце — естественный источник, плита — искусственный). Луна — вторичный источник, так как она не производит свет, а лишь отражает солнечный. Светлячок — первичный, но нетепловой (люминесцентный) источник; его «холодный свет» возникает в результате химических реакций, а не из-за нагрева.

2. При каких условиях от предмета получается только полутень?

2. Для того чтобы от непрозрачного предмета образовывалась только полутень, без области полной тени, должны выполняться определённые условия, связанные с характеристиками источника света, самого предмета и их взаимным расположением.

Во-первых, фундаментальным условием для образования полутени является использование протяжённого (не точечного) источника света. Точечный источник, который можно считать математической точкой, испускающей свет, создаёт только чётко очерченную тень (полную тень или умбру), так как существует единственная прямая линия от источника до края тени на экране.

При использовании протяжённого источника света пространство за предметом делится на две области:

• Полная тень (умбра) – это область, в которую свет от источника не попадает совсем, так как предмет полностью его заслоняет.
• Полутень (пенумбра) – это область, куда попадает свет лишь от части источника. По краям этой области освещённость плавно переходит от полной темноты к полной освещённости.

Чтобы на экране наблюдалась только полутень, область полной тени не должна доходить до экрана. Это возможно при одновременном выполнении двух следующих условий:

1. Размеры источника света должны быть больше размеров предмета.

Если источник света меньше или равен по размеру предмету, то световые лучи, идущие от краёв источника и касающиеся краёв предмета (формирующие границу полной тени), будут расходиться или идти параллельно. В этом случае область полной тени будет либо расходящимся конусом, либо "цилиндром", уходящим в бесконечность. Таким образом, на любом расстоянии за предметом всегда будет существовать область полной тени.

2. Экран (или наблюдатель) должен находиться на достаточно большом расстоянии от предмета.

Когда источник света больше предмета, лучи, формирующие границу полной тени, сходятся в точке за предметом. Область полной тени представляет собой конус конечной длины. Если расположить экран внутри этого конуса, на нём будут видны и тень, и полутень. Если же экран расположить за вершиной этого конуса, лучи, формирующие полную тень, до него не дойдут, и на экране будет наблюдаться только размытое пятно полутени.

Длину конуса полной тени $L_{умбры}$, отсчитываемую от предмета, можно рассчитать по формуле, которая выводится из подобия треугольников:

$L_{умбры} = \frac{S_{п} \cdot d_{ип}}{S_{и} - S_{п}}$

где $S_{и}$ – характерный размер (например, диаметр) источника света, $S_{п}$ – характерный размер предмета, а $d_{ип}$ – расстояние от источника до предмета. Эта формула имеет физический смысл (длина положительна) только при условии $S_{и} > S_{п}$.

Таким образом, для наблюдения только полутени расстояние от предмета до экрана $d_{пэ}$ должно быть больше длины конуса полной тени: $d_{пэ} > L_{умбры}$.

Ответ: От предмета получается только полутень, если одновременно выполняются следующие условия: 1) источник света является протяжённым (не точечным); 2) размеры источника света больше размеров предмета; 3) экран для наблюдения расположен на расстоянии от предмета, превышающем длину конуса полной тени, который отбрасывает предмет.

3. Во время хирургических операций тень от рук хирурга не должна закрывать операционное поле. Как этого добиться?

Для того чтобы тень от рук хирурга или его инструментов не закрывала операционное поле, в хирургии применяются специальные бестеневые светильники. Принцип их работы основан на физических законах распространения света, а именно на особенностях образования тени от нескольких или протяженных (больших по размеру) источников света.

Если использовать один-единственный, небольшой (точечный) источник света, то любой непрозрачный объект, например, рука хирурга, отбросит очень чёткую и тёмную тень. Эта область полной тени, называемая умбра, значительно ухудшит видимость и сделает проведение точной операции невозможным.

Чтобы решить эту проблему, необходимо сделать так, чтобы свет на операционное поле падал одновременно с разных направлений. Это достигается за счет специальной конструкции операционных ламп:

• Использование множества источников света. Современный хирургический светильник — это не одна лампа, а сложная система, состоящая из десятков, а иногда и сотен отдельных световых элементов (чаще всего светодиодов). Они расположены на большом куполе или нескольких панелях, и свет от каждого из них направлен на операционное поле под своим углом. Если рука хирурга блокирует лучи от одной части источников, то другие продолжают беспрепятственно освещать это же место.
• Использование источника света большого размера. Сам по себе большой купол светильника, на котором расположены световые элементы, работает как один протяженный источник света. Для таких источников характерно то, что они создают очень маленькую область полной тени (умбру) и большую область полутени (пенумбры). Полутень — это область, освещенная только частью источников света. Она гораздо светлее полной тени и не так сильно мешает обзору.

Таким образом, благодаря освещению с множества разных углов, резкие и тёмные тени практически полностью устраняются. Вместо них образуются лишь слабые, размытые полутени, которые не влияют на качество работы хирурга.

Ответ: Для этого используют специальные бестеневые операционные светильники. Они состоят из большого количества источников света, расположенных на широком куполе. Свет от них падает на операционное поле с разных направлений. Если рука хирурга перекрывает свет от одной группы источников, другие продолжают освещать эту область, что предотвращает образование резкой, тёмной тени.