Ce vei înțelege
- Distingi umbra de penumbră.
- Prevezi efectul distanței obiect–ecran asupra marginii umbrei.
Înainte să începi: Citirea atentă a datelor și operații aritmetice de bază.
Umbra completă apare unde un corp opac blochează întreaga sursă de lumină. În penumbră este blocată numai o parte a sursei, astfel încât zona primește mai puțină lumină, dar nu rămâne complet întunecată.
Explicația pas cu pas
Pentru a urmări formarea umbrei, desenăm raze de la marginile sursei către marginile obiectului. În aer omogen, pe scara unei camere, aproximația propagării rectilinii funcționează bine. Un punct de pe ecran aflat în umbră nu vede nicio porțiune a sursei. Un punct aflat în penumbră vede o porțiune, iar unul complet luminat vede întreaga suprafață luminoasă.
O sursă foarte mică produce, în condiții obișnuite, o margine mai clară. O sursă extinsă produce o trecere treptată, deoarece diferitele ei puncte sunt acoperite în locuri ușor diferite. Contează mărimea aparentă a sursei văzute de lângă obstacol, nu numai diametrul lămpii. Contează și distanța dintre obiect și ecran: o mână apropiată de perete poate avea o umbră mai clară decât aceeași mână ținută departe de perete.
Exemplu și verificare
Folosește o lampă de birou cu lumină difuză, un creion gros și o foaie albă. Ține creionul aproape de foaie și observă marginea umbrei. Îndepărtează-l treptat, păstrând lampa și foaia fixe. De regulă, marginea devine mai lată și mai puțin clară. Nu măsori absorbția creionului: aceasta nu s-a schimbat. Modifici geometria traseelor luminii.
Pentru o comparație corectă, nu aprinde între timp o altă lampă. Lumina ambientală poate lumina chiar zona în care sursa principală este complet ascunsă. Dacă o sursă extinsă este foarte mare în raport cu obstacolul, pe ecran poate lipsi umbra completă și poate rămâne doar penumbră.
Confuzia de evitat
O umbră cu margine difuză nu dovedește că obiectul este transparent. Un obiect complet opac poate produce penumbră când este iluminat de o sursă extinsă. În plus, la dimensiuni foarte mici intervine difracția, pentru care modelul simplu al razelor nu mai este suficient.
Întrebări frecvente
Pot apărea mai multe umbre ale aceluiași obiect?
Da. Două lămpi situate în direcții diferite pot forma umbre diferite. Fiecare lampă iluminează parțial zona în care cealaltă este blocată.
Soarele este o sursă punctiformă?
Nu. El are un diametru aparent vizibil, astfel încât umbrele solare pot avea penumbră. Efectul se observă mai ușor când obiectul este departe de suprafața pe care cade umbra.
De ce o umbră nu este întotdeauna neagră?
Pereții, tavanul și alte obiecte reflectă lumină către zona umbrită. Absența luminii directe de la o lampă nu înseamnă absența tuturor surselor de iluminare.
Continuă studiul în biblioteca de lecții sau explorează alte curiozități științifice.
