Номер 2, страница 102 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

IX. Геометрическая оптика. Смотрим и думаем - номер 2, страница 102.

Условие.

2. Сделайте чертёж и покажите образование тени и полутени на рисунках.

Решение.

Образование тени и полутени объясняется законом прямолинейного распространения света. Свет от источника распространяется по прямым линиям — лучам. Если на пути света встречается непрозрачный предмет, за ним образуется область, куда свет не попадает, — тень.

Тень — это область пространства, в которую не попадает свет от источника. Если источник света точечный (его размерами можно пренебречь), то за предметом образуется только резкая, чётко очерченная тень.

Полутень — это область, в которую попадает свет от части источника. Полутень образуется, когда источник света не является точечным, а имеет заметные размеры (протяжённый источник). В этом случае вокруг полной тени будет область частичного затенения.

Для построения областей тени и полутени на экране необходимо провести крайние лучи от источника света, касательные к краям препятствия.

Рисунок вверху слева

На этом рисунке изображён один точечный источник света S, непрозрачный предмет и экран Э. Поскольку источник света точечный, за предметом образуется только полная тень (умбра). Полутень в этом случае отсутствует. Чтобы найти границы тени на экране, нужно провести два луча из источника S через верхний и нижний края препятствия до пересечения с экраном. Область на экране между точками пересечения этих лучей и будет тенью.

Ответ: При освещении точечным источником света образуется только полная тень, границы которой определяются лучами, проведенными от источника через края препятствия.

Рисунок вверху справа

На этом рисунке изображён один точечный источник света S и два небольших непрозрачных препятствия. Каждое из препятствий будет отбрасывать на экран свою собственную тень. Так как источник точечный, полутени не будет. Для построения теней необходимо провести лучи от источника S через края каждого из препятствий.

Ответ: Каждое препятствие отбрасывает отдельную тень. На экране образуются две раздельные области полной тени.

Рисунок внизу слева

Здесь показаны два точечных источника света S, расположенные рядом по горизонтали. Такую систему можно рассматривать как один протяжённый источник света. В этом случае на экране образуется как область полной тени (умбра), так и область полутени (пенумбра).
- Область полной тени — это место на экране, куда не попадает свет ни от одного из источников. Её границы определяются лучами, идущими от одного источника к противоположному краю препятствия (например, от левого источника через правый край и наоборот — в данном случае, от левого источника через верхний/нижний край и от правого источника через верхний/нижний край). Умбра — это область пересечения теней от каждого источника.
- Область полутени — это место, освещаемое только одним из двух источников. Она окружает область полной тени. Внешние границы полутени определяются лучами от каждого источника к одноимённому краю препятствия.

Ответ: При освещении двумя источниками света (протяжённым источником) образуется центральная область полной тени, окружённая областями полутени.

Рисунок внизу справа

На этом рисунке изображены два точечных источника света S, расположенные один над другим, что представляет собой вертикально протяжённый источник. В зависимости от взаимного расположения источника, препятствия и экрана, возможны разные ситуации. В данном конкретном случае источник света достаточно большой и расположен близко к препятствию, а экран — далеко. Лучи, определяющие область полной тени (перекрёстные лучи: от верхнего края источника к нижнему краю препятствия и наоборот), пересекаются перед препятствием. В результате на экране не образуется область полной тени. Вместо этого вся затенённая область является полутенью. Более того, между двумя областями полутени может образоваться освещённая область (антумбра).
- Внешние границы всего затенённого участка определяются перекрёстными лучами (от S_верх к краю_низ и от S_низ к краю_верх).
- Внутренние границы (разделяющие полутень и центральную освещённую область) определяются прямыми лучами (от S_верх к краю_верх и от S_низ к краю_низ).

Ответ: В данной конфигурации область полной тени отсутствует. На экране образуются две разделённые области полутени, между которыми находится полностью освещённая область.