Cum se formează umbra. Explicația științifică din spatele acestui mecanism
Înainte de inventarea ceasului, oamenii determinau ora în funcție de lungimea umbrei. Dar ce sunt umbrele, cum se formează o umbră și care sunt principiile fizice din spatele acestui fenomen.
Cum se formează umbra? Când un obiect blochează trecerea luminii, partea opusă a acelui obiect va primi mai puțină lumină, formându-se astfel o formă întunecată a obiectului pe partea opusă. Această întunecime se numește umbră. Pentru formarea umbrei sunt necesari doi factori: lumina și un obiect opac.
Cum se formează umbra
Un spațiu întunecat sau o regiune în care un obiect opac blochează razele de lumină este cunoscut sub denumirea de umbră. Tipul de umbră format depinde de poziția și intensitatea sursei de lumină. De exemplu, în primele ore ale dimineții și după-amiezile târzii, umbrele formate sunt alungite. Dar umbra formată la amiază este scurtă și întunecată atunci când soarele este chiar deasupra capului tău.
Natura surselor de lumină poate fi punctuală sau nepunctuală (sau extinsă). Când sursa de lumină este una punctuală, se formează o umbră simplă cunoscută sub numele de umbră proprie. În schimb, dacă sursa de lumină este una extinsă, umbra se împarte în umbră proprie, penumbră și antumbră. Aceste tipuri de umbre pot fi, de asemenea, utilizate pentru a defini nivelurile de întuneric.
Ori de câte ori lumina sau razele soarelui sunt blocate de un obiect, se formează o zonă neagră sau o regiune cu o anumită formă, bazată pe obiectul sau corpul din spatele acesteia. Acesta este momentul când se formează o umbră.
Cum se formează o umbră
Pentru a explica ce este o umbră, este esențial să înțelegi obiectele transparente și substanțele opace. Pentru că umbra este un loc sau o regiune unde substanța opacă poate restricționa lumina.
Formarea umbrei de către soare
Soarele este o sursă de lumină care formează umbre. O umbră se formează atunci când razele soarelui ajung în linie dreaptă spre Pământ.
Razele soarelui radiază spre exterior și călătoresc cu aproape 300.000 km/sec în linie dreaptă către Pământ. Acestor raze de lumină le ia doar 8 minute pentru a ajunge la noi. Ele ating direct suprafața solului. Dacă suprafața este un obiect transparent, nu se va forma o umbră. Pe de altă parte, dacă atinge o substanță opacă, aceasta împiedică lumina să pătrundă în regiunea sa și rezultă formarea umbrei.
Orice intră în calea acestor raze este lovit de ele. Când obiectul lovit de aceste raze este opac, acesta blochează lumina și duce la formarea umbrei. Când lumina nu poate trece printr-un obiect, se formează o umbră pe cealaltă parte a obiectului. Deși umbra este asemănătoare cu obiectul, nu este o reflexie a acestuia.
Formarea umbrei de către lumină
Pe lângă soare, există multe alte surse de lumină, care includ becuri, flăcări, ecrane de calculator și altele.
La fel ca în cazul soarelui, lumina acestor surse călătorește tot în linie dreaptă, dar pe o distanță mai scurtă. Când contrastul dintre umbră și suprafața luminată este mare, umbrele formate sunt mai clare, acesta fiind motivul pentru care umbrele formate pe o suprafață albă pot fi văzute mai ușor. Claritatea și neclaritatea umbrei depind de dimensiunea sursei de lumină. Luminile mici formează umbre distincte, în timp ce luminile mai mari formează umbre mai puțin distincte comparativ cu luminile mici. Formele și dimensiunile umbrelor depind de poziția luminii.
Dimensiunea și forma unei umbre
Discutând despre formarea umbrei în fizică, am înțeles cum se formează umbra. Dar este, de asemenea, important să știm despre dimensiunea și forma unei umbre. Aceasta depinde în întregime de dimensiunea obiectului sursă și de forma obiectului receptor.
Când se formează o umbră, putem observa forma umbrei după obiectul reflectant. Dacă este o minge, umbra va fi circulară. Dacă este o carte, umbra va fi fie pătrată, fie dreptunghiulară. Dacă este o persoană, atunci forma umbrei va fi una umană. Similar, claritatea umbrei formate poate fi determinată de dimensiunea obiectului sursă. Dacă razele de lumină ajung pe o cale mare, cum ar fi lumina soarelui sau lumina unui tub fluorescent, umbra va avea mai multă claritate. Dacă dimensiunea sursei este mică, cum ar fi lumina telefonului mobil, umbra va apărea neclară.
Anotimpurile
Anotimpurile sunt, de asemenea, factori care determină dimensiunea și forma umbrei. De exemplu, vara, când zilele sunt luminoase și însorite, claritatea umbrei va fi mare și va persista mai mult timp. Dacă umbrele se formează în sezonul ploios, lumina nu poate trece prin apă și nu putem observa umbre clare. Acestea pot apărea neclare.
Poate un obiect să aibă mai multe umbre?
Da, un obiect poate forma mai multe umbre atunci când există mai multe surse de lumină. Pe un teren de sport iluminat, pot fi formate două sau mai multe umbre în jurul fiecărui obiect, în funcție de numărul de lumini.
Poziția luminii determină forma umbrei?
Ieși într-o zi însorită și observă umbra ta la diverse ore pe parcursul zilei. Vei fi fascinat de cum se schimbă umbra în timp. Lungimea umbrei este determinată de poziția soarelui pe cer. Când soarele este jos pe orizont, dimineața și seara, se formează umbre lungi. La mijlocul zilei, când soarele este sus pe cer, umbrele sunt mult mai scurte.
Tipul de obiect determină capacitatea acestuia de a forma umbre atunci când este plasat în calea luminii.
• Când lumina ajunge la un obiect transparent, aceasta poate trece neîmpiedicată.
• Când lumina ajunge la un obiect translucid, aceasta poate trece parțial.
• Când lumina ajunge la un obiect opac, aceasta nu poate trece, și se formează umbre.
