Источники света
Какие тела излучают собственный свет, почему видимый предмет не всегда является источником, как классифицировать источники и когда использовать модели точечного источника и светового луча.
Конспект урока
В тёмной комнате экран телефона виден, а лежащая рядом книга — почти нет. После включения фонарика видна и книга. В обоих случаях свет попадает в глаз, но его путь начинается по-разному.
Источник света или отражающее тело
Источник света — тело, которое излучает свет. Солнце, включённая лампа, пламя и светящийся организм излучают собственный видимый свет.
Большинство предметов вокруг не излучают видимый свет, а отражают падающий на них свет. Книга, дерево, здание и Луна становятся видимыми, когда отражённый от них свет попадает в глаз.
Сгенерированный для урока кадр. Здание не становится источником только потому, что мы его видим.
Ключевой вопрос: тело само излучает наблюдаемый свет или отражает свет другого источника?
Две независимые классификации
Одному источнику можно дать сразу две характеристики.
По происхождению
- естественные: Солнце, звёзды, молния, светящиеся организмы;
- искусственные: свеча, электрическая лампа, светодиод, экран.
По характеру свечения
- тепловые: свет испускает нагретое тело — Солнце, нить лампы накаливания, пламя;
- источники холодного свечения: свет появляется без сильного нагрева всего источника — светляк, некоторые грибы, светодиод, люминесцентное покрытие.
Сгенерированная для урока иллюстрация двух тепловых источников.
Свеча — искусственный тепловой источник. Светляк — естественный источник холодного свечения. Поэтому нельзя склеивать две классификации в одну.
Сгенерированная для урока естественно-научная иллюстрация холодного свечения.
Попытка до разбора
Закрой следующий раздел и классифицируй объекты: Солнце, свеча, светодиод, светляк, Луна, белая стена.
Для каждого сначала выбери «излучает / отражает». Только для источников добавь две характеристики: естественный/искусственный и тепловой/холодного свечения.
Разбор классификации
| Объект | Излучает или отражает | Происхождение | Характер свечения |
|---|---|---|---|
| Солнце | излучает | естественный | тепловой |
| Свеча | излучает | искусственный | тепловой |
| Светодиод | излучает | искусственный | холодного свечения |
| Светляк | излучает | естественный | холодного свечения |
| Луна | отражает солнечный свет | — | — |
| Белая стена | отражает падающий свет | — | — |
Откуда берётся световая энергия
Источник преобразует другой вид энергии в световую:
- в лампе накаливания электрическая энергия сначала приводит к нагреву нити;
- в светодиоде электрическая энергия преобразуется в свет без сильного нагрева светящейся части;
- в пламени химическая энергия топлива превращается в разные виды энергии, включая световую;
- в светящихся организмах свет сопровождает химические процессы.
Не вся энергия источника становится видимым светом. Например, лампа накаливания заметно нагревается.
Точечный источник — модель для данных условий
Источник называют точечным, если его размерами в условиях задачи можно пренебречь. Его обозначают буквой .
Оригинальная схема MediaSchool: применимость точечной модели зависит от масштаба задачи.
Одно и то же пламя можно считать точечным относительно далёкого экрана 2, но нельзя — относительно близкого экрана 1. Пламя не изменилось; изменились условия задачи.
Попытка. Источник размером 2 см находится сначала в 5 см, затем в 5 м от экрана. В каком случае модель точечного источника разумнее? Объясни, чем сравниваешь размеры.
Разбор
На расстоянии 5 м размер источника значительно меньше расстояния до экрана, поэтому его протяжённостью в этой модели разумнее пренебречь. На расстоянии 5 см размер источника уже сравним с расстоянием; точечная модель грубо теряет существенную часть условий.
Пучок света и световой луч
Оригинальная схема MediaSchool. Световой луч — линия-модель внутри показанного пучка.
Световой луч — линия, вдоль которой распространяется свет. Луч не является тонким материальным шнуром и не имеет толщины: это геометрическая модель направления.
Реальный узкий пучок имеет конечную ширину. Чем меньше отверстие в безопасной учебной установке, тем лучше направление пучка приближённо представляется лучом — но пучок и луч не становятся одним и тем же объектом.
Безопасное наблюдение
Для модели узкого пучка достаточно светодиодного фонарика и непрозрачного колпака с небольшим отверстием. Работу выполняют при рассеянном освещении, не направляя пучок в глаза.
- не смотри на Солнце и яркие источники через линзы, бинокль или телескоп;
- не используй лазер в ученическом опыте и никогда не направляй его в глаза;
- не разбирай сетевые лампы и блоки питания;
- открытое пламя заменяй светодиодом; если свечу показывает учитель, она стоит на негорючей подставке вдали от бумаги.
Частые ошибки
| Ошибка | Как сказать точнее |
|---|---|
| «Луна — естественный источник света» | Луна — естественное тело, видимое благодаря отражённому солнечному свету. |
| «Все искусственные источники тепловые» | Светодиод искусственный, но относится к холодному свечению. |
| «Точечный источник всегда крошечный» | Размером пренебрегают только относительно расстояний и цели данной задачи. |
| «Луч выходит из лампы как нитка» | Реальный источник создаёт пучок; луч — линия-модель направления. |
| «Если тело светлое, оно излучает» | Светлая поверхность может хорошо отражать падающий свет, не являясь источником. |
Проверь себя
- Чем источник света отличается от видимого несветящегося тела?
- Назови естественный тепловой и естественный источник холодного свечения.
- Почему свеча и светодиод оба искусственные, но относятся к разным типам свечения?
- Почему одно пламя на схеме можно считать точечным только относительно одного экрана?
- Чем световой луч отличается от узкого пучка?
Ответы
- Источник излучает собственный свет; несветящееся тело видно благодаря отражённому свету.
- Например, Солнце и светляк.
- Свет свечи связан с высокой температурой пламени, а светодиод светится без сильного нагрева светящейся части.
- Его видимым размером можно пренебречь относительно далёкого экрана, но нельзя относительно близкого.
- Пучок — реальная область распространения света конечной ширины; луч — геометрическая линия, задающая направление.
Короткий итог
- Источник света излучает свет; большинство видимых тел отражают падающий свет.
- Естественный/искусственный и тепловой/холодного свечения — две разные классификации.
- Точечный источник — модель, применимая только при заданных условиях.
- Световой луч — линия-модель направления распространения света, а не тонкий материальный объект.
10 вопросов по теме «Источники света». Выбери ответ, прочитай объяснение и попробуй ещё раз, если ошибся.
Открыть отдельноВопрос 1 из 10
ТренировкаБез отметки и ограничения времени. Первый ответ учитывается отдельно от исправлений. При обновлении страницы ответы сбросятся.
Скачать и открыть
Материалы урока
3 материалаПодготовка к уроку
2 материала· для учителей
Урок-классификация: источник и отражающее тело, две независимые классификации, преобразование энергии, точечный источник, световой луч и безопасная модель узкого пучка.
Презентация · MediaSchool
Урок-классификация: источники и отражающие тела, естественные/искусственные и тепловые/холодного свечения, точечная модель, световой луч, рабочий лист и ключи.
Методичка · MediaSchool
Проверка знаний
1 материал· для учеников
10 вопросов с объяснениями и повторной попыткой.
Проверочная
От сообщества
Материалы сообщества0
Дополнения от учителей к этому уроку. Проверены модерацией, но не являются редакционным контентом MediaSchool.
Поделитесь первым материалом
Рабочий лист, презентация или методичка помогут другим учителям подготовиться к уроку.
Комментарии
Войдите, чтобы оставлять комментарии.
Пока нет комментариев. Будьте первым!