Що таке тінь з точки зору фізики?

Куди б ми не їхали, за нами всюди слідує тінь. Вранці і ввечері вона стає довгою, набагато більше людського зросту, а до полудня коротшає, перетворюючись в куцу пляму під ногами.

Якщо ж зайти в приміщення, освітлене газорозрядної лампою, вона зникає зовсім. Отже, що таке тінь з точки зору фізики?

Тінь з точки зору фізики

Оскільки фізика має справу виключно з матеріальними об’єктами, тінь для цієї наукової дисципліни є оптичним явищем, нерозривно пов’язаним з джерелом світла. Якщо взяти лампу, свічку або інше джерело світлового випромінювання, і помістити в його промені будь непрозорий об’єкт, то на поверхні предметів, що знаходяться за цим об’єктом, виникне темний силует, званий тінню. Тінь не існує сама по собі, вона завжди з’являється, коли фізичне тіло перешкоджає попаданню світла на інші фізичні тіла.

Контури тіні завжди певною мірою повторюють контури об’єкта, який її утворює, але з відомим спотворенням. Теоретично можна отримати тінь, контури якої будуть повністю ідентичні об’єкту, якщо розташувати об’єкт і площину, на якій утворюється тінь, строго перпендикулярно світловим променям. При цьому розмір джерела світла повинен повторювати розміри об’єкта, щоб всі промені світла падали на нього під прямим кутом.

Властивості тіні

На практиці тінь завжди спотворює контури тіла, яке її відкидає, так як світлові промені падають на нього і на площині, де утворюється тінь, під різними кутами. Спотворення залежать від:

  • кута падіння світла на об’єкт і на поверхню освіти тіні;
  • інтенсивності світла (чим він яскравіше, тим візуально густіше тінь);
  • прозорості середовища проходження променів (частина променів світла може розсіюватися, якщо середовище неоднорідне за своєю прозорістю – морська вода, матове скло і т.д.);
  • віддаленості джерела світла від об’єкта і поверхні;
  • відстані між об’єктом і поверхнею, на якій утворюється тінь;
  • фактури поверхні – гладкою, шорсткою, хвилястою і т.д.

Змінюючи ці фактори, можна змінювати обриси тіні, роблячи їх чіткими або розмитими, збільшувати і зменшувати довжину тіні, її інтенсивність від блідо-сірого до насичено темній, а також деякі інші параметри тіні, що відкидається об’єктом.

Взаємодії тіней

Тінь не є самостійним об’єктом, тому будь-які взаємодії між тінями предметів можливі лише в тому випадку, коли ці предмети входять в реальне зіткнення. Навіть якщо розташувати джерело світла під потрібним кутом, викликавши зіткнення тіней предметів, це ніяким чином не відіб’ється на їхньому теперішньому місцезнаходження.

Один і той же предмет може відкидати кілька тіней, якщо його висвітлюють кілька джерел світла. Чим яскравіше джерело, тим густіше буде його тінь. Якщо помістити предмет між двома джерелами світла, тінь з’явиться лише з одного боку, протилежного більш потужного джерела світлових променів.

При висвітленні об’єкта декількома однаковими джерелами світла з різних сторін, його тіні візуально зникнуть. У той же час, освітленість поверхні навколо об’єкта буде різною на різних ділянках, тобто там, куди падає тінь від одного з джерел світла, вона буде менше, ніж на сусідній ділянці, де ніяких тіней немає.

Безтіньові світильники

У ряді галузей – в медицині, приладобудуванні, часовий промисловості та ін. – вкрай важливо, щоб поле діяльності завжди було добре освітлено. У цих випадках використовуються безтіньові світильники, світлове випромінювання яких не призводить до утворення тіней.

Рівномірна освітленість всіх поверхонь досягається розподілом джерел світла по всьому приміщенню, а також використанням спеціальної светорассеивающей і відбиває арматури. В якості арматури використовуються плафони з матового скла, рефлектори сітчастої і зігнутої форми, що забезпечують розсіювання світлових променів в різних напрямках. Як светоіспускающіх ламп використовуються газорозрядні, галогенні і світлодіодні світильники.

...
ПОДІЛИТИСЯ: