Тень и полутень. Солнечные и лунные затмения.

Тень и полутень. Солнечные и лунные затмения.

Источники света (Солнце, пламя свечи, лампочка накаливания) имеют определённые размеры. Однако при изучении многих световых явлений размерами источника пренебрегают и принимают его за светящуюся точку. В этом случае говорят о точечном источнике света.

Точечный источник света — это такой источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием от него до наблюдателя.

Например, гигантские звёзды, размеры которых во много раз больше размеров Солнца, можно считать точечными источниками. Их размеры ничтожно малы по сравнению с расстояниями до них.

Вам неоднократно приходилось наблюдать в солнечный день тени от различных предметов. Выясним, как и почему образуется тень. Проделаем опыт. Поместим между источником света S и экраном Э какой-либо предмет, например мяч (рис. 146, а). Пусть расстояние между источником и мячом существенно больше размеров источника. В этом случае источник можно считать точечным. На экране мы увидим резкую тень от мяча.

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

Теперь возьмём протяжённый источник света, размерами которого уже нельзя пренебречь (рис. 146, б). Можно оставить тот же источник, но подвинуть мяч ближе к нему. Протяжённый источник имеет определённые размеры S₁S₂, и каждая его часть испускает пучок света. Эти пучки попадают на предмет, и на экране вокруг области тени (ВС) образуются и частично освещённые пространства — области полутени (АВ и CD).

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

Итак, при освещении предмета светом от точечного источника образуется резкая тень. Если источник протяжённый, то образуются области тени и полутени.

Образование тени и полутени является следствием прямолинейного распространения света.

Зная, как образуется тень, можно объяснить такие явления, как затмения Солнца и Луны. Выясним сначала причину солнечного затмения.

При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Солнцем и Землёй (рис. 147, а). В этом случае тень и полутень Луны попадает на Землю, и наступает солнечное затмение. Размер лунной тени на поверхности Земли составляет 250 км в диаметре, а диаметр Земли равен 12 700 км. Следовательно, солнечное затмение видно не из всех точек земной поверхности, а только из тех мест, на которые попадает тень или полутень Луны.

На территориях Земли, находящихся в области тени Луны, наблюдается полное солнечное затмение, а в области полутени — частное солнечное затмение. В остальных точках поверхности Земли затмения не будет.

Рассмотрим, как происходит лунное затмение. Земля при своём движении вокруг Солнца может оказаться между Солнцем и Луной (рис. 147, б). В этом случае Луна попадает в область тени или полутени Земли, и наступает лунное затмение. Если Луна находится в конусе полной тени Земли, то наблюдается полное лунное затмение. Если Луна попадает в область полутени Земли, то затмение — частное.

Домашнее задание. Вопросы для самопроверки

1. Какой источник называют точечным? Поясните на примере.

2. В каком случае образуется резкая тень от предмета?

3. Что такое полутень?

4. В каком случае наблюдают тень и полутень от предмета?

5. Как происходит солнечное затмение?

6. Как происходит лунное затмение?

Записать определения, зарисовать рисунки тени и полутени (рисунок 147).