Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Содержание

��

познакомить учащихся с естественными и
искусственными источниками света;
объяснить закон прямолинейного
распространения света;
рассмотреть природу солнечных и лунных
затмений;
расширить кругозор учащихся.

Тип и вид урока: изучение нового
материала, урок-беседа.

эвристический метод,
объяснительно-репродуктивный,
побуждающий,

Приборы и материалы:

доска,
лампочка,
свеча,
люминисцентная лампа,
плакаты “Образование тени и полутени”,
“Солнечные и лунные затмения”.

Изучение нового материала:

Еще в глубокой древности ученые интересовались
природой света.

Что такое свет? Почему одни предметы цветные, а
другие черные или белые?

Благодаря органу зрения человек видит
окружающий мир, осуществляет связь с окружающей
средой, может работать и отдыхать. От того, как
освещаются предметы, зависит продуктивность
труда. Без достаточного освещения растения не
могут нормально развиваться. Знание
закономерностей световых явлений позволяет
конструировать различные оптические приборы,
которые находят широкое применение в
практической деятельности человека. Лучшая
иллюстрация значению световых явлений в жизни
человека – “минутный эксперимент”:

Закройте глаза на одну минуту и представьте
себе “жизнь во тьме”!!!

Опытным путем было установлено, что свет
нагревает тела, на которые он падает,
следовательно он передает этим телам энергию.

Давайте вспомним, какие три вида теплопередачи
мы с вами изучали в этом году.

конвекция;
теплопроводность,
излучение.

Свет – это излучение, но лишь та часть,
которая воспринимается глазом, поэтому свет
называют видимым излучением.

Мы с вами знаем, что все тела состоят из молекул
и атомов. Состояние атома, когда его энергия
минимальна, называют нормальным (невозбужденным).

В таком состоянии атом не излучает энергию. Всякое другое состояние атома с энергией,
отличной от минимальной, называют возбужденным.

В возбужденном состоянии атом может находиться
очень короткое время (10-8с). Переход
атома из возбужденного состояния в нормальное
сопровождается излучением электромагнитных
волн.

Таким образом, свет – это электромагнитное
излучение, воспринимаемое глазом по зрительному
ощущению.

Чем отличается излучение утюга от излучения
лампы дневного света?

Поскольку свет – это излучение, то ему присуще
все особенности этого вида теплопередачи.

Это значит, что перенос энергии может
происходить и в вакууме, а энергия излучения
частично поглощается телами, на которые она
падает, вследствие этого тела нагреваются.

Источники света – тела, способные излучать
свет.

Всякое светящееся тело состоит из огромного
числа “элементарных” излучателей.

Таким образом, оптическое излучение источников
света представляет собой набор излучений
отдельных атомов и молекул.

Приведите примеры естественных и
искусственных источников света.

Мы видим не только источники света, но и тела,
которые не являются источниками света, — книгу,
парту, дома, и т.

Эти предметы мы видим только тогда, когда они
освещены.

Излучение, идущее от источника света, попав на
предмет, меняет свое направление и попадает в
глаз.

На практике все источники имеют свои размеры.

Точечный источник — светящееся тело,
размеры которого намного меньше расстояния до
освещаемого объекта.

Громадные звезды, во много раз больше Солнца,
воспринимаются нами как точечные источники
света, т. находятся на большом расстоянии от
Земли.

Световой луч – это линия, вдоль которой
распространяется энергия от источника света.

Свет в однородной среде распространяется
прямолинейно.

Если между глазом и каким-нибудь источником
света поместить непрозрачный предмет, то
источник света мы не увидим.

Об этом еще за 300 лет до нашей эры писал Евклид. Этот закон древние египтяне использовали для
установки колонн по прямой линии.

Оптически однородной считается такая среда,
в которой свет распространяется с постоянной
скоростью. Скорость света в вакууме – ?=30000 км/с.

Но в разных средах свет распространяется
по разному:

Сахар – 192300 км/с

Алмаз – 124100 км/с

Соль – 194300 км/с

Молоко – 222000 км/с

Бензин – 214300 км/с

Прямолинейность распространения света
подтверждается образованием тени и полутени.

Рассмотреть образование тени и полутени на
плакате, по возможности показать демонстрации
этих явлений.

Тень — область пространства, в которую не
попадает свет от источника.

Полутень — область пространства, в которую
свет от источника попадает частично.

Образование тени и полутени объясняет
солнечные и лунные затмения.

Работа по рисункам в учебнике или по плакатам.

Использование прямолинейного распространения
света:

Строительство
Прокладка дорог
Определение высоты предметов

III. Решение задач:

Человеку, читающему книгу, безразлично, справа
или слева от него находится источник света. Почему при письме так важно, чтобы свет падал
слева?

Солнце сияет, а месяц светит. (объясните смысл
этой пословицы)

Определите длину тени от человека, рост
которого 160 см. , если длина тени от метровой
линейки равна 1,5 метра?

Интересно спасает жизнь морской червь.
Когда краб перекусывает его, задняя часть червя
ярко вспыхивает. Краб устремляется к ней,
пострадавший червь прячется, и через некоторое
время на месте отсутствующей части вырастает
новая.
В Бразилии и Уругвае водятся
красновато-коричневые светлячки с рядами
ярко-зеленых огоньков вдоль туловища и
ярко-красной “лампочкой” на голове.
Известны случаи, когда эти природные
светильники- обитатели джунглей – спасали жизнь
людей: во время испано-американской войны врачи
оперировали раненых при свете светлячков,
насыпанных в бутылку.
В XVIII веке на побережье кубы высадились
англичане, а ночью увидели в лесу мирады огней.
Они подумали, что островитян слишком много и
отступили, а на самом деле это были светлячки.
Направление на север в северном полушарии
определяют, встав в полдень спиной к Солнцу. Тень,
отброшенная человеком, словно стрелка, укажет на
север. В южном полушарии тень покажет на юг.
Гамбургский алхимик Бранд всю жизнь искал
секрет получения “философского камня”, который
превращал бы все в золото. Однажды он налил в
сосуд мочу и стал ее подогревать. Когда жидкость
испарилась, на дне остался черный осадок. Бранд
решил проколить его на огне. На стенках сосуда
стало накапливаться белое вещество, похожее на
воск. Оно светилось! Алхимик думал, что
осуществил свою мечту. На самом деле он получил
ранее неизвестный химический элемент – фосфор.(несущий
свет)

§62, упр.

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik. ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Что собой представляют световые явления в физике

Процессы, связанные с распространением видимого света в вакууме или веществе (газ, прозрачная для света материя, например, стекло), относятся к световым. Карандаш, который кажется сломанным после опускания в стакан, наполовину заполненный водой; увеличивающиеся и искажающиеся лица при взгляде в кривые зеркала; образовавшаяся радуга – явления, досконально изученные оптикой. Ниже – примеры распространённых световых явлений в физике.

Цвет

Трава зелёная, потому что в ней есть вещество хлорофилл, которое из видимого спектра поглощает все электромагнитные волны, кроме зелёных. Отражаясь, они становятся восприимчивы человеческим зрением.

Второй аспект – спектральный состав лучей, освещающих объект. Смотрели на привычный мир через цветовые фильтры или разноцветные стёкла? Цвет окружающих вещей изменяется. Под лучами солнца трава зелёная. Если её осветить жёлтым цветом, она потемнеет: жёлтый свет растением поглотится, а зелёного, который отразится и попадёт на сетчатку глаза, в световом потоке нет.

Тень и полутень, прямолинейность распространения

В прозрачной однородной среде траектория распространения световых лучей – идеально ровная прямая. Явление объясняет понятие тени, полутени, затмения. Если источник имеет крохотные габариты по отношению к расстоянию от него до освещаемого тела, последнее отбрасывает тень. Крупные источники света или расположенные вблизи с предметом создают тень и полутень.

Преломление и отражение

Преломление световых лучей возникает при переходе света между средами, где свет распространяется с разной скоростью. Отражение – способ взаимодействия электромагнитных волн со средой, вследствие которого волновой фронт отражается в среду, откуда пришёл.

Приборы для управления светом

Линзы – одни из первых оптических приборов, применяющихся для сбора, рассеивания, перенаправления световых пучков. Плоские и кривые зеркала (гиперболические, параболические) – отполированные поверхности с коэффициентом отражения ~90%. Отражают находящиеся перед ними предметы.

Примеры световых явлений в природе

Кроме искусственных в природе полно естественных световых явлений. Они возникают в космосе, атмосфере планеты. Свет излучают и отражают даже живые организмы.

Солнечный закат – при приближении светила к горизонту яркость солнца снижается, атмосфера интенсивнее поглощает и рассеивает коротковолновую составляющую спектра. Небо меняет цвет на желтовато-оранжевый, близкий к красному. Перед закатом небо становится градиентом, окраска которого изменяется от оранжево-жёлтой до зелёной с оттенками голубого.
Радуга – красочное световое явление, образующееся на противоположной солнцу стороне относительно наблюдателя во время дождя или дождевых туч. Выглядит как разноцветная дуга, полукруг, состоящий из семи плавно перетекающих один в другой цветов. Образуется благодаря явлениям отражения и преломления солнечных лучей каплями влаги.
Разнообразие полярных сияний – испускание света верхними слоями атмосферы под действием солнечного ветра.
Гало – образование свечения (ореола, нимба) вокруг источника света в виде кольца, дуги либо так называемой «алмазной пыли». Вызывается кристаллами льда в тропосфере. Различают десятки разнообразных гало.
Мираж – преломление световых лучей на границе сред с разной плотностью, температурой. Рядом с реальным объектом образуется его искажённое отражение.

Многие животные излучают видимый для человеческого глаза свет: светлячки, биолюминесцентные бактерии, медузы, рыба-фонарик, сверкающие кальмары.

Явление возникает благодаря биолюминесценции – самостоятельному или возникающему вследствие деятельности симбионтов.

Свет как физическое явление

Под действием света предметы, на которые он падает, нагреваются. Например, находясь на пляже в солнечный день, мы чувствуем тепло — наша кожа нагревается. Температура тел изменяется — изменяется и их внутренняя энергия. Это означает, что свет передает энергию этим телам.

Происходит изменение внутренней энергии с изменением температуры тела. Это уже известное нам определение теплопередачи. Она бывает трех видов: теплопроводность, конвекция и излучение. Очевидно, что свет — это излучение, но лишь та его часть, которая заметна глазу.

Свет — это видимое излучение.

Вспомним особенности излучения. Все они будут характерны и для света:

Перенос энергии может осуществляться в вакууме
Энергия частично поглощается телами, на которые падает свет. При этом они нагреваются.

Источники света — это тела, от которых исходит свет.

Они могут быть естественными и искусственными.

К естественным источником света относятся те, присутствие в окружающем нас мире которых не связано с деятельностью человека, а только с природой. Солнце, звезды, атмосферные разряды — примеры естественных источников света. Также таковыми являются различные животные (рисунок 1). Например, светлячки, гнилушки, некоторые виды медуз и глубоководных рыб.

Искусственные источники света, в свою очередь, делятся на два вида (рисунок 2): тепловые и люминесцирующие. Они определяются тем процессом, который лежит в основе излучения.

Тепловыми искусственными источниками света являются электрические лампочки, пламя свечи, костра, газовой горелки и т. Люминесцирующие — это люминесцентные и газосветовые лампы.

Согласитесь, что мы видим не только источники света, но и огромное количество других предметов вокруг нас. Дело в том, что видим мы их только тогда, когда на них попадает свет.

При изучении световых явлений для нас будет важен размер источника света.

Точечный источник света — это светящиеся тело, размеры которого намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие.

К примеру, гигантские звезды, чей размер во много раз превосходит размер Солнца, для нас будут точечными источниками света. Определяет этот факт огромное расстояние от них до Земли.

Распространение света

Говоря о распространении света, мы будем использовать понятие светового луча.

Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света.

О том, как распространяется свет, известно с древних времён. Об этом писал основатель геометрии Евклид (300 лет до н.

Свет распространяется прямолинейно в однородной среде.

Это легко проверить на практике. Если мы поместим между своими глазами и источником света непрозрачный предмет, то мы не можем увидеть источник света.

В древние времена прямолинейность распространения света часто использовалась при строительстве. Например, древние египтяне таким образом устанавливали колонны на одной линии. Смысл в том, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не были видны остальные.

Тень и полутень

В солнечные дни мы наблюдаем тени, отбрасываемые различными предметами, людьми, зданиями, растениями. В физике дополнительно используется понятие полутени. Образование тени и полутени объясняется прямолинейностью распространения света в однородной среде.

Рассмотрим получение тени (рисунок 3). Используя точечный источник света S (карманный фонарик), мы освещаем непрозрачный шар. Само слово «непрозрачный» говорит нам о том, что шар не пропускает свет, который на него падает. В затемненной комнате на экране образуется тень.

Тень — это та область пространства, в которую не попадает свет от источника.

Возьмем точку A на краю шара. Проведем прямую через точки S и A. Продолжим ее до экрана с тенью. Точка B окажется тоже на этой прямой. Таким образом, прямая SB — это луч света, который касается шара в точке A.

Проделав те же действия с другой стороны шара, мы получим луч света SC, который касается шара в точке B.

Если бы свет распространялся не прямолинейно, то мы могли и не получить тень. Мы же получили четкую тень. Такая тень называется полной. Это получилось, потому что расстояние между нашим источником света и экраном намного меньше размеров используемой лампочки в фонарике.

Теперь возьмем большую лампу, размеры которой будут сравнимы с расстоянием от нее до экрана (рисунок 4).

На экране мы увидим небольшую тень в центре и частично освещенное пространство вокруг нее — полутень.

Полутень — это та область, в которую попадает свет от части источника света.

Давайте рассмотрим, как этот опыт подтверждает прямолинейное распространение света. В данном случае наш источник света — это множество точек. Каждая из них испускает лучи. В итоге, на экране мы видим области, в которые попадает свет от одних точек, а от других не попадает. В таких областях и образуется полутень (области A и B). При этом в центре все же будет полностью неосвещенная область — полная тень.

Солнечное и лунное затмения

Такие явления, как затмения Солнца или Луны, объясняются образованием тени при попадании света на непрозрачный объект.

Луна непрерывно движется вокруг нашей планеты. Иногда Земля оказывается в положении между Солнцем и Луной. Происходит лунное затмение (рисунок 5, а). А порой Луна находится между Землей и Солнцем. Тогда наблюдается солнечное затмение (рисунок 5, б).

Во время лунного затмения Луна попадает в тень, которую отбрасывает Земля. При солнечном затмении на некоторые участки Земли падает тень — происходит полное затмение (область A на рисунке 5, б). Также есть области, в которых только часть Солнца закрыта Луной. В них образуется полутень (область B на рисунке 5, б). Это явление называется частным затмением. В других областях Земли затмение наблюдаться не будет.

Солнечные и лунные затмения представляют большой интерес для ученых. Так как движения Луны и Земли хорошо изучены, существует их календарь на многие годы вперед.

При полном солнечном затмении ученые получают возможность наблюдать внешнюю часть атмосферы Солнца — солнечную корону. В обычных условиях ее просто не видно из-за яркого блеска поверхности Солнца.

Цель урока: сформировать представление об
оптических явлениях, о свете – как видимом
излучении, о естественных и искусственных
источниках света; раскрыть понятие точечного
источника света; рассмотреть законы
прямолинейного распространения света; показать
на конкретных примерах роль света и закона
прямолинейного распространения света в жизни
человека; показать связь физики с другими
предметами.

Тип урока: открытие нового знания

Излучение света различными источниками.

Прямолинейное распространение света.

Получение тени и полутени.

Оборудование: различные источники света,
свеча и лист бумаги (на парту), экран,
непрозрачный диск.

Организационный момент.

Проверка готовности к уроку, настрой на работу.

Мотивация и целеполагание.

Посмотрите на экран. Какие природные явления Вы
видите? (учащиеся называют природные явления)
К какой группе физических явлений они
относятся? (это световые явления) Что их
объединяет? (свет)

Итак, мы начинаем изучать раздел физики
“Оптика”.

ОПТИКА – ЭТО РАЗДЕЛ ФИЗИКИ, ИЗУЧАЮЩИЙ СВЕТОВЫЕ
ЯВЛЕНИЯ.

Как вы думаете, о чём пойдёт речь сегодня на
уроке? (учащиеся высказывают свои
предположения: что такое свет, источники света и
их виды; как распространяется свет; где можно
использовать).

Какие цели мы поставим?
Узнать что такое свет и каковы его источники;
Выяснить какие виды источников света
существуют;
Объяснить и доказать закон прямолинейного
распространения света.
Сформулируйте тему урока: “Свет. Источники
света. Распространение света.”

Изучение нового материала.

Опыт 1: зажигаем свечу. Что почувствуем, если
поднести к свече руку? (Тепло). Значит, свет
передаёт энергию. Какие виды передачи энергии вы
знаете? (Теплопроводность, конвекция, излучение).

Итак, что же такое свет? (учащиеся пытаются
дать определение)

СВЕТ – ЭТО ИЗЛУЧЕНИЕ, ВОСПРИНИМАЕМОЕ ГЛАЗОМ.

Каково значение СВЕТА?

Свет исключительно важен для каждого человека. Благодаря ему мы видим окружающий нас мир. Свет
воспринимается органом зрения – глазом, который
устроен так, что находящиеся вокруг нас предметы
мы видим цветными. Благодаря свету астрономы
установили законы движения планет и звезд. Биологи открыли строение клетки живых
организмов. Свет – участник фотосинтеза и
фотографии; контролер качества продукции;
автомат регулировки уличного освещения.

Световое излучение создается источниками
света :

ИСТОЧНИКИ СВЕТА – ТЕЛА, КОТОРЫЕ ИЗЛУЧАЮТ СВЕТ.

а) Одни из них сами излучают свет – их называют естественными
источниками.

б) Другие создают свет искусственно – искусственные
источники.

По виду излучения:

Тепловые – дающие нам тепло. Люминесцентные
– холодное свечение.

Громадные звезды, во много раз превосходящие
Солнце, воспринимаются нами как маленькие точки,
т. находятся на колоссальном расстоянии от
Земли. Такие источники света будем называть точечными
источниками. Попробуйте сформулировать
определение точечного источника света.

ТОЧЕЧНЫЙ ИСТОЧНИК – ЭТО СВЕТЯЩЕЕСЯ ТЕЛО,
РАЗМЕРЫ КОТОРОГО НАМНОГО МЕНЬШЕ РАССТОЯНИЯ, НА
КОТОРОМ ОЦЕНИВАЕТСЯ ЕГО ДЕЙСТВИЕ.

Источники света, которые нельзя рассматривать
как точки, будем называть протяжёнными
источниками света.

ЗАДАНИЕ (работа в группах). Необходимо
прочитать стихотворение или отрывок, выделить
источник света и определить его вид. (1 группа
выделяет источники света по происхождению; 2
группа – по виду излучения; 3 группа – по
размеру). Заполните таблицу. (ПРИЛОЖЕНИЕ
1)

В каком направлении распространяется свет от
зажженной свечи? (По всем).

Чтобы из множества направлений выделить одно,
мы будем пользоваться понятием – световой луч.

СВЕТОВОЙ ЛУЧ – ЭТО ЛИНИЯ, ВДОЛЬ КОТОРОЙ
РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ ЭНЕРГИЯ ОТ ИСТОЧНИКА СВЕТА.

В древнем Египте строили дома со множеством
колонн. Каким образом им удавалось колонны
выстроить по прямой линии? (учащиеся
формулируют свои предположения)

ОПЫТ 2: поместите перед собой лист бумаги,
видите ли вы свечу? Почему?

В III в. до н. греческий математик Евклид
сформулировал закон прямолинейного
распространения света.

ЗАКОН ПРЯМОЛИНЕЙНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА:
СВЕТ В ПРОЗРАЧНОЙ ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ
РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ ПРЯМОЛИНЕЙНО.

Существует множество опытных доказательств
этого закона.

ОПЫТ 3: между точечным источником света и
экраном поставим непрозрачный диск. Что видим на
экране? (тёмное пятно, тень). Дайте
определение тени.

ТЕНЬ – ЭТО ОБЛАСТЬ ПРОСТРАНСТВА, В КОТОРУЮ НЕ
ПОПАДАЕТ СВЕТ ОТ ИСТОЧНИКА.

Давайте зарисуем схему образования тени.

ОПЫТ 4: сместим медленно точечный источник
света в сторону диска, а затем – удалим от него. Обратите внимание на размеры и форму тени. Что Вы
можете сказать? (Размеры тени зависят от
расстояния до источника света. При приближении
источника света размеры тени возрастают. При
увеличении расстояния между источником и
предметом – тень уменьшается

ОПЫТ 5: заменим точечный источник света на
протяжённый. Поместим между ним и экраном
непрозрачный диск. Что видим на экране? (тёмное
пятно и более светлое пятно; границы тени стали
размытыми; тень и полутень). Дайте определение
полутени.

Давайте зарисуем схему образования тени и
полутени.

ЗАДАНИЕ: Как проверить, что три далеко
расположенных друг от друга столба стоят вдоль
одной прямой? На чем основан предложенный вами
способ?

ЗАДАНИЕ: Во время хирургических операций
тень от рук хирурга закрывает операционное поле. Как устранить такое неудобство?

– Итак. Ребята, скажите, пожалуйста, что вы
узнали сегодня на уроке? Что бы вы хотели узнать
на последующих уроках?

Уровень параграф 62, упр.

Уровень параграф 62, упр. Найти
пословицы и поговорки об источниках света.

Уровень параграф 62, упр.

Домашний эксперимент: возьмите метровую
палку (линейку) и на улице измерьте размер ее
тени. Затем определите реальную высоту дерева,
столба, дома или любого другого предмета, измеряя
их тени.

Технологическая карта урока

Базовый учебник А. Пёрышкин “Физика
8”

Задачи урока: воспитательная – развитие
познавательного интереса, логического мышления
у учащихся. Учебная – познакомить учащихся с
понятиями: свет, источники света, их виды,
световой луч, точечный источник света, тень,
полутень; с законом прямолинейного
распространения света; научить применять закон
для объяснения оптических явлений: образование
тени и полутени, затмения. Развивающая – развития
алгоритмического мышления учащихся, памяти,
внимания.