Źródła światła. Prostoliniowe rozchodzenie się
W tej lekcji1/11
Wyjdź na dwór i spójrz w stronę Słońca (przez chmurę, nigdy wprost!). To, co widzisz, wyruszyło w drogę ponad 8 minut temu. Gdyby Słońce zgasło teraz, wiadomość o tym dotrze dopiero za 8 minut — bo światło, choć najszybsze we Wszechświecie, też potrzebuje czasu.
Świeci samo czy tylko odbija?
Ciało świecące samo wytwarza światło. Naturalne: Słońce, gwiazdy, błyskawica, płomień, świetlik. Sztuczne: żarówka, dioda LED, ekran telefonu.
Pułapka! Księżyc wcale nie świeci
Błąd brzmi tak: skoro Księżyc jaśnieje w ciemności, to sam świeci. Nie świeci. To szara, zakurzona skała, która odbija w naszą stronę około 12 procent światła dostawanego od Słońca, a resztę pochłania.
Sprawdzian w jednym ruchu: zgaś w wyobraźni wszystkie źródła w okolicy. Płomień świecy widać nadal, bo to prawdziwe źródło. Księżyc bez Słońca znika.
W zupełnie ciemnej jaskini widać tylko czerwoną diodę na wyłączonej latarce — ścian nie widać wcale. Naciskasz włącznik i ściany od razu się pojawiają. Dlaczego wcześniej ich nie było widać?
Prostoliniowe rozchodzenie się światła
W ośrodku jednorodnym światło biegnie po liniach prostych. Ośrodek jednorodny to taki, który wszędzie ma te same właściwości: czyste powietrze, woda w szklance, próżnia.
Wiązka i promień
Wiązka to realny strumień światła. Wychodzi z latarki i ma pewną szerokość. Promień to model: cienka linia ze strzałką, pokazująca kierunek biegu światła.
Promienia nie da się złapać ani obejrzeć osobno. Rysujemy go po to, żeby przewidzieć, gdzie padnie cień i pod jakim kątem światło się odbije.
Mała dioda świeci na kulkę, a za kulką stoi ekran. Na ekranie pojawia się ciemna plama o ostrych brzegach. Dlaczego światło nie wchodzi za kulkę?
Jak to się dzieje, że widzisz swoją koszulkę
- 1
Zapalasz lampę. Żarówka jest ciałem świecącym — wysyła światło we wszystkie strony naraz, a każdy promień biegnie prostoliniowo.
- 2
Część promieni trafia na koszulkę leżącą na krześle. Koszulka nie wytwarza światła. Pochłania część tego, co dostała, a resztę odbija — i to odbicie decyduje o jej barwie.
- 3
Odbite promienie rozbiegają się dalej, znowu po liniach prostych. Te nieliczne, które trafią akurat w twoje oko, tworzą na jego dnie obraz koszulki. Dlatego widzisz ją z każdego miejsca w pokoju — ale to za każdym razem inne promienie.
- 4
Gasisz lampę. Koszulka nadal leży na krześle, tylko nie ma już czego odbijać. Znika z pola widzenia, choć fizycznie nic się z nią nie stało.
Wszystkie 4 kroków odsłonięte.
Prędkość światła
Światło nie pojawia się natychmiast. W próżni biegnie z prędkością km/s — to siedem okrążeń Ziemi w ciągu jednej sekundy.
Ogromna, ale skończona. Na drogę z dalekiego ciała światło potrzebuje więc czasu, a ten czas liczymy zwykłym wzorem na ruch jednostajny.
Ile światło leci ze Słońca do nas?
- 1
Znamy odległość Ziemi od Słońca — to około 150 milionów kilometrów.
- 2
Prędkość podstawiamy w kilometrach na sekundę, drogę w kilometrach — wtedy czas wyjdzie w sekundach.
- 3
Czas to droga podzielona przez prędkość. Kilometry się skracają i zostają sekundy.
- 4
Zamieniamy sekundy na minuty: 500 s to 8 pełnych minut i jeszcze 20 sekund.
Wszystkie 4 kroków odsłonięte.
Ściąga do zapamiętania
Czym różnią się ciała świecące od oświetlonych i jak rozchodzi się światło?
Ciała świecące same wytwarzają światło: Słońce, gwiazdy, błyskawica, żarówka, LED, ekran. Ciała oświetlone tylko je odbijają: Księżyc, planety, lustro, kartka, my sami. Przedmiot widzimy wtedy, gdy dociera od niego światło do oka: źródło → przedmiot → oko. W ośrodku jednorodnym światło biegnie prostoliniowo — stąd ostry cień i prosta smuga w kurzu. Wiązka to realny strumień światła, promień to model: linia ze strzałką. W próżni c = 300 000 km/s, więc ze Słońca do Ziemi światło leci 500 s, czyli 8 minut i 20 sekund.
Sprawdź się!
Odpowiedziano na 0 z 5 pytańSkróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.
Które z tych ciał jest ciałem świecącym, czyli źródłem światła?
Dlaczego widzimy Księżyc na nocnym niebie?
Który fakt najlepiej dowodzi, że światło rozchodzi się prostoliniowo?
Stoisz za rogiem budynku. Słyszysz rozmowę ludzi stojących przy zapalonej latarni, ale samej latarni nie widzisz. Dlaczego?
Co znaczy zdanie: patrząc na Słońce, widzimy je sprzed 8 minut?