Źródła światła. Prostoliniowe rozchodzenie się

około 10 minut
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.

Twoja kolej

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.

Twoja kolej

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. 1

    Zapalasz lampę. Żarówka jest ciałem świecącym — wysyła światło we wszystkie strony naraz, a każdy promień biegnie prostoliniowo.

  2. 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. 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. 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 kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Prędkość światła

Światło nie pojawia się natychmiast. W próżni biegnie z prędkością c=300000c = 300\,000 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. 1

    Znamy odległość Ziemi od Słońca — to około 150 milionów kilometrów.

    s=150000000 kms = 150\,000\,000\ \text{km}
  2. 2

    Prędkość podstawiamy w kilometrach na sekundę, drogę w kilometrach — wtedy czas wyjdzie w sekundach.

    c=300000 kmsc = 300\,000\ \frac{\text{km}}{\text{s}}
  3. 3

    Czas to droga podzielona przez prędkość. Kilometry się skracają i zostają sekundy.

    t=sc=150000000300000=500 st = \frac{s}{c} = \frac{150\,000\,000}{300\,000} = 500\ \text{s}
  4. 4

    Zamieniamy sekundy na minuty: 500 s to 8 pełnych minut i jeszcze 20 sekund.

    500 s=8 min 20 s500\ \text{s} = 8\ \text{min}\ 20\ \text{s}
Wszystkie kroki za Tobą!

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 pytań

Skróty 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.

1

Które z tych ciał jest ciałem świecącym, czyli źródłem światła?

2

Dlaczego widzimy Księżyc na nocnym niebie?

3

Który fakt najlepiej dowodzi, że światło rozchodzi się prostoliniowo?

4

Stoisz za rogiem budynku. Słyszysz rozmowę ludzi stojących przy zapalonej latarni, ale samej latarni nie widzisz. Dlaczego?

5

Co znaczy zdanie: patrząc na Słońce, widzimy je sprzed 8 minut?

Następny temat
Cień i półcień. Zaćmienia