Что такое полутень физика
Полутень
Полуте́нь — слабо освещенное пространство между областями полной тени и полного света. В оптике рассматривается тот случай, когда полутень образуется за непрозрачным телом при освещении его источником света, размеры которого сравнимы как с размерами тела, так и с расстоянием между источником и телом. Полутень представляет собой периферию (внешнюю часть) затемненной области. В области полутени видна только часть источника света. Этим она отличается как от полной тени, в которой источник совсем не виден, и от полного света: на свету он виден полностью.
Полутень (внешнюю часть тени) от небесного тела, можно наблюдать, например, при частичном затмении Солнца, когда точка наблюдения попадает в полутень, образованную Луной в потоке солнечного света.
В изобразительном искусстве, в частности в фотографии, под полутенью понимается не столько пространство, сколько участок поверхности тела как элемент светотени — слабая тень, градация светотени на поверхности предмета, занимающая промежуточное положение между светом и глубокой тенью. Полутень возникает в том случае, когда объект освещен несколькими источниками света, на поверхности, обращённой к источнику света под небольшим углом.
В обиходной речи полутенью может называться любая негустая (слабая, прозрачная, бледная тень), возникающая при слабом освещении.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Полутень» в других словарях:
полутень — полутень … Орфографический словарь-справочник
ПОЛУТЕНЬ — пространство между областями полной тени и полного света, образующееся за непрозрачным телом при освещении его источником света с большими угловыми размерами (рис.). В области П. видна только часть источника (в тени источник не виден совсем).… … Физическая энциклопедия
ПОЛУТЕНЬ — ПОЛУТЕНЬ, полутени, о полутени, в полутени, жен. Негустая тень, очень слабо освещенное место. «Чуть заметно в полутени дальнее гумно.» А.К.Толстой. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ПОЛУТЕНЬ — ПОЛУТЕНЬ, и, о полутени, в полутени и в полутени, мн. и, ей и ей, жен. Слабая прозрачная тень. В полутени листвы. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
полутень — сущ., кол во синонимов: 2 • оттенок (34) • светотень (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
полутень — полутень, род. полутени, предл. о полутени, в полутени и в полутени; мн. полутени, род. полутеней и устарелое полутеней … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
Полутень — пространство между областями полной тени и полного света. Образуется за непрозрачным телом при освещении его источником света, размеры которого сравнимы как с размерами тела, так и с расстоянием между источником и телом (рис.). В области… … Большая советская энциклопедия
полутень — pusšešėlis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. half shade; partial shadow; penumbra vok. Halbschatten, m; Penumbra, f rus. полутень, f pranc. pénombre, f … Fizikos terminų žodynas
Полутень — ж. 1. Негустая, бледная тень. 2. Слабо освещенное пространство между полной тенью и полным светом. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
полутень — 1. полутень, полутени, полутени, полутеней, полутени, полутеням, полутень, полутени, полутенью, полутенями, полутени, полутенях, полутени 2. полутень, полутени, полутени, полутеней, полутени, полутеням, полутень, полутени, полутенью, полутенями,… … Формы слов
Источники света: какие бывают, явление тени и полутени, распространение света
В жизни вы сталкиваетесь с различными источниками света — солнцем, лампами накаливания и флуоресцентными лампами, иногда свечами и костром. Эти источники, которые вы видите — мы говорим, что они излучают свет. Как вы видите разные предметы? Люди, машины, здания? Как распространяется свет? Везде ли он проходит?
Почему мы видим?
Когда темно, мы не можем различать цвета и формы предметов. Чтобы увидеть мир красивым и красочным, нужен свет.
Чтобы мы могли что-либо увидеть, свет должен попасть в наш глаз и создать визуальное впечатление. Этот свет может исходить непосредственно от источника света. Мы также можем видеть объекты, от которых свет отразился.
Действия света.
Самое известное действие света — это освещение.
Когда мы подносим руку к лампочке, мы чувствуем ее тепло, и точно так же в прекрасный солнечный день, если мы слишком долго загораем на пляже, мы можем обгореть. Это доказывает, что свет передает энергию (это ничто иное как тепловое действие света).
Интересный факт! Тёмная поверхность лучше поглощает свет, чем светлая. Поэтому в жаркую погоду лучше носить светлую одежду [2].
Свет может производить также химическое действие, то есть вызывать химические реакции. Например, свет используется в том числе и растениями в процессе фотосинтеза.
Под действием света из вещества могут вылетать электроны, в результате чего возникает электрический ток. Это — электрическое действие света. Его используют, например, в цифровых фотоаппаратах [2].
Какие бывают источники света?
Мы говорим, что некоторые тела излучают (испускают) радиацию. Что это такое? Это может быть посланная волна или поток частиц. О природе радиации, ее свойствах и о том, вредна ли она, вы можете узнать из соответствующих статей на нашем сайте.
Свет — это определенный тип излучения, который мы можем воспринимать с помощью зрения. Все тела, являющиеся источником светового излучения, будем называть источниками света.
Помните! Источник света — это любое тело, которое испускает световое излучение.
Известные нам источники света можно разделить на две группы:
Источники естественного освещения включают:
Примеры искусственных источников света включают:
Любопытно знать.
Первичным источником света, связанным с открытием человеком способа добывания огня, было горение дерева (костер). Очень скоро наши предки научились сжигать растительные и животные жиры, благодаря чему были изобретены лампы на оливковом масле (масляные лампы).
Рис. 1. Масляная лампа (источник: wikipedia.org)
Спустя какое-то время человек научился делать свечи. Прорывом в технике искусственного освещения стала конструкция керосиновой лампы. Это сделал в 1853 году поляк Игнаций Лукасевич.
Его изобретение произвело революцию в технологии освещения. Игнатий Лукасевич руководил работой первых в мире нефтеперерабатывающих заводов, которые были созданы в Подкарпатском регионе недалеко от Кросно. Со временем керосиновую лампу начали постепенно заменять электрическим освещением. Появилась первая электрическая лампочка.
Современным источником света являются органические светодиоды (OLED), которые в настоящее время используются в производстве телевизионных матриц. В отличие от телевизоров на основе жидкокристаллической технологии (LCD), OLED-телевизоры не требуют подсветки матрицы, поскольку органические диоды сами излучают разноцветный свет. Кроме того, эти диоды очень гибкие, что, помимо прочего, позволяет скрыть выдвижной мини-экран, например, в шариковой ручке!
Что не является источником света?
Не все предметы и объекты, которые кажутся светящимися, являются источниками света.
Планета Венера часто видна на небе перед восходом или сразу после захода солнца. Это третий по яркости объект на небе (после Солнца и Луны). Свет Венеры иногда настолько силен, что освещенные ею объекты отбрасывают тень. Однако этот объект вовсе не является источником света! Венера отражает солнечный свет настолько сильно, что кажется звездой. На самом деле, каждая планета, которую мы можем наблюдать в небе, кажется, сияет своим собственным светом — но это отраженный солнечный свет. Мы не можем считать планеты источниками света, потому что они не излучают свет, а только отражают его.
То же самое можно сказать и о Луне, которая в полнолуние очень хорошо освещает окружающий ландшафт и предметы. Луна также не излучает свет, а только отражает солнечный свет.
Помните! Не все объекты, которые излучают свет, являются источниками света. Объекты такого типа светятся отраженным светом. К ним относятся Луна и планеты, которые не излучают свет, а только отражают солнечный свет.
Распространение света
Давайте теперь рассмотрим, как свет распространяется в пространстве. Свет — это излучение, которое распространяется в вакууме с максимально возможной в природе скоростью (скоростью света), которая составляет c ≈ 300 000 км/c.
Основные свойства света были известны еще в древности. Ещё Древние греки на основании своих наблюдений пришли к выводу, что при распространении света возникают явления тени и полутени — оба явления являются доказательством того, что свет в однородной среде распространяется по прямой линии (прямолинейно). Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на Земле в солнечный день.
Эксперимент
Попробуйте провести эксперимент для подтверждения этого наблюдения.
Опыт. Доказательство прямолинейного распространение света.
Что вам понадобится?
Рис. 2. Распространение света в камере-обскуре
То, что мы построили, является прототипом камеры. Это устройство для проецирования трехмерного изображения на плоскую поверхность, с помощью которого можно наблюдать за миром. Если на место черной поверхности поместить фотопластинку или светочувствительную матрицу от цифровой камеры, то такое изображение можно было бы даже записать. Наш прибор, который носит латинское название «camera obscura» (камера-обскура), работает по принципу прямолинейного распространения света (см. рисунок 2 ниже).
Луч, выходящий из верхней части лампы, идет по прямой линии к отверстию в коробке. Он проходит через отверстие внутрь и попадает на экран, создавая изображение верхней части лампочки на нижней части экрана. Аналогично, луч, выходящий из нижней части лампы, направляется к отверстию в коробке, а затем в верхнюю часть экрана. Это создает перевернутое изображение лампы или других объектов.
Интересный факт! Древние египтяне использовали закон прямолинейного распространения света для установления колонн по прямой линии. Колонны располагались так, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не были видны все остальные.
Явление тени и полутени
Там, где есть непрозрачное препятствие, световые лучи останавливаются, и создается область тени, то есть область, куда световые лучи не могут достичь. Другими словами, тень — это область, до которой не доходят лучи света.
Рис. 3. Образование тени
Посмотрите на свою тень, когда вас освещает солнечный свет. Имеет ли она резкие края, или вы видите область, где тень «слабее», а края тени размыты?
Эффект «более светлой» тени называется полутенью. Как это проявляется?
Рис. 4. Образование полутеней
Полутень создается, когда есть непрозрачный объект, освещенный протяжённым источником света (то есть источником света который относительно велик по сравнению с расстоянием между этим источником и освещаемым объектом). Другими словами, полутень — это та область, в которую попадает свет от части источника света. Тень без полутени создается только при освещении непрозрачного объекта точечным источником света.
Если непрозрачный объект освещается протяженным источником света или если объект освещается несколькими точечными источниками, то в дополнение к тени создается область полутени, которая получает свет только от части источника света.
Когда мы говорим о протяженных источниках света, мы имеем в виду источники света, размер которых относительно велик по сравнению с расстоянием до освещаемого объекта. Например, Солнце достаточно велико по сравнению с расстоянием между ним и Землей, чтобы мы могли рассматривать его как протяженный источник света.
Светящаяся электрическая лампочка является примером источника света, который, в зависимости от расстояния до освещаемого объекта, может рассматриваться как протяженный источник — если он находится близко — или как точечный источник — если расстояние, отделяющее его от освещаемого объекта, достаточно велико.
Точечный источник света — это источник, размер которого значительно меньше расстояния до освещаемого объекта. Например, звезда, удаленная от нас на тысячи световых лет, несмотря на свои огромные размеры, может рассматриваться как точечный источник света, поскольку ее диаметр по сравнению с расстоянием до Земли очень мал.
За освещенным объектом создается тень. Поскольку протяжённый источник света освещает объект под разными углами, часть лучей может освещать область позади объекта и таким образом создавать тень, которая немного светлее той, что создается непосредственно за объектом. Эта чуть более светлая тень называется полутенью. Когда мы находимся в зоне полутени, мы видим часть поверхности источника света.
Явления полного или частичного затмения
При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Землёй и Солнцем или Земля — между Луной и Солнцем. В этих случаях наблюдаются солнечные или лунные затмения.
Это обосновывается тем фактом, что из области тени мы вообще не можем наблюдать источник света. Такая ситуация возникает, как раз, во время солнечных затмений. Если вы находитесь в конусе тени Луны, вы будете наблюдать закрытый диск Солнца. То есть, во время солнечного затмения тень от Луны падает на Землю.
Если вы находитесь в области полутеневого конуса Луны, вы увидите так называемое частичное затмение — часть диска Солнца будет заслонена диском Луны. То есть, во время лунного затмения Луна попадает в тень, отбрасываемую Землёй.
На той части Земли, там, где падает тень, будет видно полное солнечное затмение. Там, где полутень, только часть Солнца будет заслонена Луной, т.е. произойдет частичное солнечное затмение. На остальной части Земли затмения не будет.
Поскольку движения Земли и Луны неплохо изучены, затмения предсказываются на годы вперед. Исследователи используют каждое затмение для различных научных наблюдений и измерений. Полное солнечное затмение дает возможность наблюдать внешнюю часть атмосферы Солнца (солнечную корону). В обычных условиях солнечная корона невидима из-за слепящего блеска поверхности Солнца.
ПОЛУТЕНЬ
Смотреть что такое «ПОЛУТЕНЬ» в других словарях:
полутень — полутень … Орфографический словарь-справочник
ПОЛУТЕНЬ — ПОЛУТЕНЬ, полутени, о полутени, в полутени, жен. Негустая тень, очень слабо освещенное место. «Чуть заметно в полутени дальнее гумно.» А.К.Толстой. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ПОЛУТЕНЬ — ПОЛУТЕНЬ, и, о полутени, в полутени и в полутени, мн. и, ей и ей, жен. Слабая прозрачная тень. В полутени листвы. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
полутень — сущ., кол во синонимов: 2 • оттенок (34) • светотень (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
полутень — полутень, род. полутени, предл. о полутени, в полутени и в полутени; мн. полутени, род. полутеней и устарелое полутеней … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
Полутень — Элементы светотени. Область полутени обозначена как «Penumbra» и «Antumbra» … Википедия
Полутень — пространство между областями полной тени и полного света. Образуется за непрозрачным телом при освещении его источником света, размеры которого сравнимы как с размерами тела, так и с расстоянием между источником и телом (рис.). В области… … Большая советская энциклопедия
полутень — pusšešėlis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. half shade; partial shadow; penumbra vok. Halbschatten, m; Penumbra, f rus. полутень, f pranc. pénombre, f … Fizikos terminų žodynas
Полутень — ж. 1. Негустая, бледная тень. 2. Слабо освещенное пространство между полной тенью и полным светом. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
полутень — 1. полутень, полутени, полутени, полутеней, полутени, полутеням, полутень, полутени, полутенью, полутенями, полутени, полутенях, полутени 2. полутень, полутени, полутени, полутеней, полутени, полутеням, полутень, полутени, полутенью, полутенями,… … Формы слов
Источники света. Распространение света. Тень и полутень
Содержание
Настало время познакомиться с новым для вас разделом физики — оптикой.
Оптика — это раздел физики, изучающий свет и световые явления.
Свет исключительно важен как для человека, так и для большинства живых организмов на нашей планете. Благодаря ему мы хорошо ориентируемся в пространстве, различаем цвета. Он участвует во многих биологических процессах. Например, у человека свет регулирует выработку гормонов, ответственных за сон, активность и структуризацию настроения, а у растений под действием света происходит фотосинтез.
Изучение света дало гигантские плоды в различных исследованиях. В астрономии установлены законы движения планет и звёзд, их химический состав, в биологии — строение клетки живых организмов.
Свет кажется для нас абсолютно обыденной вещью. Но, если задуматься, появляется очень много вопросов. Что же такое свет? Какова его природа? Как он распространяется? В данном уроке вы узнаете ответы на эти вопросы.
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.
Вспомним особенности излучения. Все они будут характерны и для света:
Источники света
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. д. 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.
Излучение от источников света, попав на предмет, меняет свое направление и попадает на сетчатку глаза. Она же содержит специальные светочувствительные клетки. Эти клетки работают как датчики: распознают сигналы и отправляют их в наш мозг. Мозг переводит эти сигналы в образы, которые мы видим.
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. э.).
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.