Загальна інформація
Застосування
Сонячне затемнення 2017
Коли предмети освітлює джерело світла, вони відкидають тінь. Позаду тіла виникають повна тінь і півтінь. Цей принцип діє як у малих масштабах, так і у великих. Коли Земля входить у тінь Місяця, настає сонячне затемнення. Повне сонячне затемнення спостерігають тоді, коли перебувають у повній тіні Місяця. Цю подію можна спостерігати лише з дуже невеликої ділянки денного боку Землі. Адже оскільки Місяць, якщо дивитися із Землі, видається приблизно таким самим завбільшки як Сонце, повна тінь Місяця досягає лише невеликої, майже точкової частини Землі. Часткове сонячне затемнення спостерігають тоді, коли перебувають у півтіні. При цьому лишається видимою більша чи менша серпоподібна частина Сонця.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Учні мають уже знати, що світло поширюється від джерела до приймача прямолінійно. Якщо на своєму шляху воно натрапляє на предмет, то той відкидає тінь.
Принцип
Якщо світлонепроникне тіло освітлюють розбіжні пучки світла двох точкових джерел світла, то позаду тіла виникають повна тінь і півтінь. Ці ділянки тіні мають чіткі межі.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні знайомляться з повною тінню й півтінню.
Завдання
Досліди утворення тіні при освітленні світлонепроникного тіла двома точковими джерелами світла.
Інша інформація (3/3)
Дослід можна розширити, змінюючи відстань між двома точковими джерелами світла. Тоді можна показати: що більша відстань між джерелами світла, то коротша повна тінь і то сильніше розходяться півтіні, ширина яких (за однакової відстані тіньового тіла від джерел світла) лишається сталою.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія (1/2)
Кожен предмет, коли його освітлюють, відкидає тінь. У багатьох випадках тінь має різкий контур. Точкове або таке, що діє як точкове, джерело світла (напр. фотоспалах, полум'я свічки, лампа розжарення, світлодіодна лампа, зорі, прожектор) відкидає різко окреслену тінь, яку називають також повною тінню. Два точкові джерела світла дають повну тінь і півтінь (побічну тінь). Повна тінь - це простір позаду освітленого об'єкта, який не освітлює жодне джерело світла. У ділянку півтіні падає світло лише одного джерела світла. За протяжного або розсіяного джерела світла (напр. панельний прожектор, матований світильник, захмарене небо) виникає нерізка тінь. Поряд із повною тінню розташована перехідна ділянка, яка назовні світлішає. Цю ділянку називають перехідною тінню. Якщо джерело світла більше за тіло, що відкидає тінь, то лінії проєкції повної тіні сходяться конічно (у круглого тіла вони утворюють конус). Тому повна тінь сягає лише на певну відстань позаду тіла, що відкидає тінь. За уважнішого спостереження в тіні, насамперед на її межах, стають видимими структури, спричинені дифракцією світла на тілі.Крім того, справджується: що розсіяніше освітлення від довкілля, то «м'якша» і світліша тінь.
Теорія (2/2)
Місячне затемнення настає, коли Місяць входить у повну тінь позаду Землі. Затемнення повне, коли Місяць повністю перебуває в повній тіні Землі. Цю подію можна спостерігати з усього нічного боку Землі. Оскільки сонячне світло заломлюється в атмосфері Землі, повна тінь Землі освітлена, і Місяць видається червонуватим: «мідний Місяць». Затемнення часткове, коли Місяць перебуває в повній тіні лише частково.
Кільцеподібне сонячне затемнення настає, коли Місяць відійшов від Землі так далеко, що його повна тінь уже не досягає Землі. Цей особливий випадок називають антумброю, німецькою її іноді позначають як «протитінь» (Gegenschatten)або - у правильному перекладі - «передтінь» (Vorschatten). Загалом це трапляється, коли тіло затуляє протяжне джерело світла, більше за саме тіло. На достатній відстані обрис тіла повністю вміщується в обрисі джерела світла, причому джерело світла не затуляється цілком. Під час кільцеподібного сонячного затемнення спостерігач перебуває в антумбрі Місяця. З тієї самої причини внутрішні планети (або інші небесні тіла, зокрема екзопланети) проходять по поверхні Сонця лише як чорний диск. Говорять про проходження (транзит), а не про «затемнення».
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | Магнітний освітлювач, галогенний 12 В/50 Вт | 08270-20 | 1 |
| 3 | Тіньове тіло Земля/Місяць, магнітне кріплення | 08270-07 | 1 |
| 4 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 |
| 5 | PHYWE Ступінчастий трансформатор з випрямлячем пост. струм: 2/4/6/8/10/12 В, 5 A / змін. струм: 2/4/6/8/10/12/14 В, 5 A | 13533-93 | 1 |
| 6 | Магнітна основа для освітлювача | 09804-10 | 1 |
| 7 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання та виконання
- Створи магнітним освітлювачем і освітлювачем два розбіжні пучки світла, що перетинаються.
- Постав тіньове тіло в ділянку, освітлену обома пучками світла, причому так, щоб від кожного з обох пучків частина проходила повз тіньове тіло згори й знизу (див. рисунок ліворуч).
- Пересувай тіньове тіло до джерел світла й від них і спостерігай за змінами тіні.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Позаду тіньового тіла з'являється ділянка, яка лишається зовсім неосвітленою, - повна тінь. Повна тінь має чіткі межі й звужується вістрям. За повною тінню з'являється ділянка, яка (приблизно) така сама світла, як і ділянка перед тіньовим тілом, освітлена обома пучками світла.
Згори й знизу від повної тіні з'являються ділянки меншої яскравості, які теж мають чіткі межі, - півтінь.
Тіні змінюють свою форму залежно від відстані тіла від джерел світла.
Опрацювання результатів
- Якщо світлонепроникне тіло освітлюють розбіжні пучки світла двох точкових джерел світла, то позаду тіла виникають повна тінь і півтінь.
- Ці ділянки тіні мають чіткі межі.
- Зі збільшенням відстані тіла від джерел світла повна тінь стає довшою, а півтіні - вужчими.
- Щоб позначити ділянки тіні, загалом достатньо побудувати крайні промені. Вони виходять із точкових джерел світла.
