Мы живем в мире разнообразных световых явлений. Многие из них, например вид звезд на вечернем небосклоне (рис. 78), радуга (рис. 79) полярные сияния (рис. 80) в полярных широтах, а также подобные сияния в средних широтах, живописны и красивы.
Солнце освещает Землю, электрическая лампа - комнату. Чайная ложка, если поместить ее в стакан с водой, кажется сломанной, на поверхности озера мы видим тучи, плывущие в небе. Почему?
При освещении предметов солнечным светом или светом от лампы мы видим их разноцветными, а с наступлением ночи - темными, серыми. Что такое цвет, почему в различных условиях наблюдений цвета предметов изменяются?
Чтобы ответить на эти и другие вопросы, необходимо изучить разные источники света и законы его распространения, действие света на физические тела.
Учение о свете и световых явлениях называют оптикой.
Благодаря изобретению и использованию линз были созданы оптические приборы, без которых сегодня сложно представить себе повседневную жизнь: очки, лупы, микроскопы, бинокли, фотоаппараты, телескопы и т. п.
Темной ночью или в затемненной комнате мы практически ничего не видим. Зажегши свечу, сразу увидим ее пламя. Одновременно мы увидим саму свечу, другие предметы, находящиеся в комнате (рис. 81).
Что необходимо для того, чтобы видеть предметы?
1. Источник света. Пламя свечи излучает свет, распространяющийся во всех направлениях. Свеча — источник света. Предметы, находящиеся в комнате, при отсутствии света невидимы. Если эти предметы освещаются свечой, мы их видим, потому что свет отражается от них.
2. Глаза. Глаз человека, воспринимая свет, распространяющийся от какого-либо источника света, дает возможность нам видеть этот источник. Так мы видим пламя свечи и другие освещенные предметы.
Источники света — это тела, излучающие свет.
По характеру излучения различают тепловые и люминесцентные (лат. lumen - «свет, холодное свечение») источники света. В тепловых источниках света свечение достигается за счет нагревания тел до высоких температур. Например, тела при температуре 800 °С начинают излучать свет.
Тепловыми источниками света является Солнце, звезды, лампы накаливания (рис. 82, а), дуговая лампа (рис. 82, б), керосиновая лампа (рис. 82, в), вулканическая лава и т. д.
Но свет могут излучать и тела, имеющие температуру окружающей среды. Такие тела называют люминесцентными источниками света. Люминесценция возникает в веществах при разных химических реакциях. Тихой летней ночью на лесной поляне можно увидеть гнилой светящийся пенек. Это светятся бактерии, вызывающие процесс гниения. Светятся также грибы, растущие возле пенька.
Интересно наблюдать светлячков (рис. 83) - маленьких жучков, в верхней части брюха которых есть особенное светящееся вещество.
В морях и океанах светится вода, причина этого - многочисленные мелкие светящиеся организмы. Светятся медузы (рис. 84), глубоководные рыбы.
ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ
Ученые хорошо изучили свечение жуков-светлячков. Их органы свечения состоят из клеток, которые содержат два белковых вещества - люциферин и фермент люцифераза (лат. lucifer- «носитель света»). Люциферин при присутствии люциферазы окисляется, и при этом освобождает энергию, большая часть которой (до 92 %) превращается в свет.
Среди животных, живущих на суше, светящихся очень мало, а вот среди жителей морей и океанов свечение широко распространено. Много животных живет на глубине, куда не доходит солнечный свет. Существуют рыбы, у которых светящиеся органы расположены по всему телу, словно гирлянды электрических ламп.
У некоторых животных световые органы состоят из клеток, которые отражают и преломляют свет. Другие животные могут светиться за счет живущих в них микроорганизмов.
Существуют естественные и искусственные источники света. К естественным источникам относятся, например, Солнце, звезды, молнии, светящиеся насекомые, растения, рыбы, бактерии. К искусственным — пламя
свечи, костры, экран компьютера, электрические лампы, газосветные и люминесцентные лампы: неоновые,
дневного света, ртутные, галогенные (рис. 85).
А что такое приемники света?
Приемники света — это тела, чувствительные к свету.
Это, например, наши глаза. Свет, падающий на зрительный нерв, раздражает его. Это раздражение передается в головной мозг, формируя зрительное изображение.
Если на кино-, фотопленку (в настоящее время - еще и на светочувствительную матрицу цифрового фотоаппарата или видеокамеры) или фотобумагу попадает отраженный от окружающих предметов свет, на них образуются изображения этих предметов (рис. 86, 87).
Если на солнечные батареи, установленные на самолете (рис. 88), космическом корабле, спутнике или на крыше дома, падает свет, они производят электрический ток, который используют для питания разных электроприборов. Небольшие солнечные батареи применяют для питания карманных фонариков, микрокалькуляторов и мобильных телефонов (рис. 89).
Практически всем живым существам на Земле необходим свет, и они являются его приемниками. Свет необходим для нормального роста и развития растений. На рисунке 90 - две головки капусты, одна выросла при недостаточном освещении, а вторая - в обычных условиях. В первом случае капуста небольшая и светлая, а во втором - она больше и ярко-зеленая.
На разных этапах развития физики использовали различные способы измерения скорости распространения света. Первым ее попробовал рассчитать Галилей, но ему это не удалось. В XVII в. ее впервые измерил датский астроном Олаф (Оле) Ремер, изучая движения спутника Юпитера - Ио. Фиксируя его появление из-за планеты, он получил приблизительные данные скорости распростране-
ния света - 215 000 км/с. Американский физик Альберт Майкельсон разработал совершенный метод измерения скорости распространения света с применением вращающихся зеркал. Была определена скорость в разных прозрачных веществах. В 1862 г. французский физик Жан Фуко применил для измерения скорости света в воздухе и воде метод вращающегося зеркала, идея которого принадлежит Доминику Араго. Определяя скорость распространения света в воде, ученый выяснил, что она меньше, чем скорость распространения света в воздухе. Точное сравнение скорости света в воде и в воздухе, которое сделал Майкельсон, показало, что скорость в воде в 1,33 раза меньше, чем в воздухе. По современным данным скорость распространения света в вакууме равна 299 792 458 ± 1,2 м/с.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Что такое источники света? Какими они бывают?
2. Приведите примеры естественных и искусственных источников света.
3. Какие приемники света вы знаете?
4. Что вы можете рассказать о скорости распространения света?
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк