Номер 1, страница 22 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-11. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 1, страница 22.

Условие.

1. В каких из перечисленных ниже случаев можно источник света рассматривать как точечный:

а) Солнце освещает Землю;

б) наблюдаем солнечное затмение;

в) свет от лампы в классе падает на тетрадь;

г) фонари освещают улицу?

Решение.

Точечный источник света — это физическая модель, в которой источник света рассматривается как геометрическая точка. Реальный источник света можно считать точечным, если его размеры пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием от него до наблюдателя или освещаемого объекта.

а) Солнце освещает Землю
Расстояние от Земли до Солнца (около 150 миллионов километров) чрезвычайно велико по сравнению с диаметром самого Солнца (около 1,4 миллиона километров). Отношение диаметра Солнца к расстоянию до Земли составляет примерно $D_{Солнца} / R_{Земля-Солнце} \approx 0.01$. Поскольку это значение очень мало, при рассмотрении освещения всей планеты в целом Солнце можно рассматривать как точечный источник. Лучи света, приходящие на Землю, можно считать практически параллельными. Поэтому в данном случае приближение точечного источника является допустимым.
Ответ: В этом случае источник света можно рассматривать как точечный.

б) наблюдаем солнечное затмение
Солнечное затмение — это явление, при котором Луна закрывает собой Солнце. Возможность полного, частичного или кольцеобразного затмения, а также наличие областей полной тени (умбры) и полутени (пенумбры) напрямую зависит от угловых размеров Солнца и Луны, видимых с Земли. Эти угловые размеры почти одинаковы. Если бы Солнце было точечным источником, то тень от Луны была бы только полной (умбра) без полутени. Таким образом, для описания солнечного затмения крайне важно учитывать конечные размеры Солнца, и его нельзя считать точечным источником.
Ответ: В этом случае источник света нельзя рассматривать как точечный.

в) свет от лампы в классе падает на тетрадь
Размеры лампы в классе (например, люминесцентного светильника длиной более метра) сопоставимы с расстоянием от лампы до тетради на парте (обычно 2–3 метра). Поскольку размеры источника не являются пренебрежимо малыми по сравнению с расстоянием, лампа будет создавать заметную полутень, и ее нельзя считать точечным источником. Свет падает на тетрадь под разными углами от разных частей лампы.
Ответ: В этом случае источник света нельзя рассматривать как точечный.

г) фонари освещают улицу
Уличные фонари расположены на относительно небольшой высоте над освещаемой поверхностью. Размеры самого светильника не являются пренебрежимо малыми по сравнению с расстоянием до объектов на улице (пешеходов, автомобилей). По этой причине тени от объектов, освещенных уличными фонарями, имеют размытые края (полутень). Следовательно, в данном контексте фонари не могут рассматриваться как точечные источники.
Ответ: В этом случае источник света нельзя рассматривать как точечный.