Тайны света

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Тайны света

Алхасов М.И. 1
1МБОУ СОШ Мозаика
Яшина Н.Г. 1
1МБОУ СОШ Мозаика
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Я очень люблю Московское метро, ездить в поездах. Меня каждый раз удивляет и поражает необыкновенная красота освещения в метро. В октябре 2025года я участвовал в олимпиаде по математике. Обратно с мамой и братом возвращались на метро. Для меня было увлекательно наблюдать за подсветкой сидячих мест в вагоне. Я был в кроссовках с белой подошвой, а старший брат в кроссовках с черной подошвой. Заметил, что падает свет на белую подошву и она прокрашивается в разные цвета. Тот же свет падает на черную подошву, но никаких изменений не происходит. Почему так происходит? Я задумался.

Еще в декабре 2025года мы с мамой готовились к увлекательному мероприятию- выставке «Космическое путешествие». Выставка проходила в нашей школе. Мы с мамой сделали поделку на эту тему. Очень много интересного я узнал про солнечную систему, планеты и земной шар. Для меня было открытием, что Луна сама не светит. Всю Землю светом обеспечивает Солнце. То свечение Луны, которое мы наблюдаем по ночам,- это отраженный Луной свет Солнца. В разные ночи Солнце освещает спутник Земли по разному. Спутник Земли – это Луна. Луна постоянно находится рядом с Землей. Она вращается вокруг нашей планеты и никуда от нее не может деться, потому что Земля Луну к себе притягивает [2, стр 9-13]

После всего этого я понял, что хочу больше знать о таинстве световых лучей. Так зародилась моя идея.

Цель исследования: Изучить маршрут (траекторию) светового луча с препятствием и без препятствия на пути.

Методы исследования: эксперимент, сравнение и анализ

Объект исследования: световые лучи карманного фонарика, черные картонные фигурки для создания тени

Задачи:

  1. Изучить траекторию светового луча в рамках эксперимента

  2. Определить зависимость размера тени предмета от расстояния между источником света и предметом

  3. Выявить цвета радуги при преломлении света

  4. Ознакомить одноклассников результатами проделанной работы

Этапы исследовательской работы

  1. Изучение литературных источников о свойствах света

  2. Экспериментальная часть: заготовка картонных изделий для формирования тени в домашних условиях

  3. Сравнение размеров тени картонного изделия на стене комнаты в зависимости от расстояния между источником света и объектом исследования

  4. Оценка спектра световых лучей при преломлении света.

  5. Ознакомление одноклассников со свойствами света с использованием литературных и практических навыков с последующей демонстрацией опытов в классе 1А

1.История возникновения света

Началось путешествие в мир света. Многие ученые считают, что свет- это поток очень маленьких частиц. Световой луч – это прямая линия по которой распространяется свет. Такие мысли были у великого ученого Ньютона. Другие ученые считают, что свет распространяется волнами. Такой теории придерживался Томанс Юнг. Световые лучи напоминают морские волны. Как у морских волн, у них есть гребни, называемые максимумами, и впадины, называемые минимумами. Расстояние от одного максимума до другого называется длиной волны. Несмотря на различные мнения, в 1865 году физик Максвелл показал, что белый цвет является смесью разных цветов радуги [1, стр 90-92]. Гамма этих цветов называется спектром. Интересно, что самая длинная волна у красного цвета. Дальше идут оранжевый, потом желтый, зеленый, голубой и синий цвета. У фиолетового цвета самые короткие волны. Цвета, соответствующие самым длинным волнам (красный), отклоняются меньше всех, а самым коротким (фиолетовый) – больше всех [4, стр 8- 80]

  1. Выбор и подготовка картонных изделий для создания тени

Для создания теней я использовал набор фигурок для театра теней «История о снежной королеве», деревянный манекен человека длино1 21,5см, скотч. Каждую фигурку скотчем прикрепил к руке манекена. Также использовал карманный фонарик. Опыты проводил в темной комнате.

Характеристика карманного фонарика:

Карманный фонарик- ЭРА фонарь светодиодный, UB -301, имеет 3 режима, 155 метров освещения, время работы -20 часов. Суммарная мощность:3 Вт, световой поток:230 лм . Световой поток - это количество света, излучаемого лампой.

  1. Практическая часть: Сравнительный анализ размера изображения от расстояния между источником света и предметом

Опыт №1:

Требуется

  1. три квадратные картонки

  2. фонарик

  3. несколько книг

  4. темная комната

Ход опыта №1

  1. В центре каждой картонки сделал отверстие, размерами 4х4см.

  2. Подготовил три подставки из пластилина для картонок.

  3. Обязательно отверстия в картонках должны быть на одной высоте.

  4. На стопку книг положил фонарик. Его луч должен падать на отверстие первой картонки. Встал с противоположной стороны. Глаз должен быть на уровне отверстия третьей картонки.

Результат №1

Через три отверстия вижу свет. Свет распространяется по прямой линии.

Опыта №2

  1. Сместил одну из картонок так, чтобы отверстия не лежали на одной линии с глазом и фонариком.

Результат №2

Свет не виден. Учитывая, что свет распространяется по прямой линии, значит он не проходит через отверстие, которое смещено с его пути.

Опыт№3

Требуется: карманный фонарик, картонка черного цвета, скотч, деревянный манекен человека, скотч, темная комната

Ход опыта №3:

  1. Выбрал картонку в виде кареты из набора фигурок для театра теней

«История о снежной королеве», размеры картонки в виде кареты: высота 11,5см, ширина 9см

  1. Фигурку кареты прикрепил скотчем к руке манекена

  2. Поставил фигурку между стеной и источником света: расстояние между стеной и фонариком было 170 см. Расстояние между фонариком и картонкой в виде кареты 70см. Размеры тени картонки на стене: высота 24см, ширина 22см.

  3. Дальше приблизив картонку в виде кареты к фонарику, расстояние между ними было 30см. Размеры тени на стене стали больше: высота 58см, ширина 34см, почти в 2,5 раз больше

Результат №3: Чем ближе фигурка к фонарю, тем больше ее тень на стене. Чем дальше фигурка от фонаря, тем меньше будет ее тень на стене.

Иными словами, если предмет расположен близко к источнику света, он создает большую тень. Если предмет находится далеко от источника, он загораживает меньше света и тень от него будет маленькой.

После этих опытов еще больше вдохновился и провел опыт с экраном телевизора в темной комнате. Экран телевизора плоский, жидкокристаллический.

  1. Знакомство с преломлением световых лучей

Опыт№4

Требуется: карманный фонарик, телевизор с жидкокристаллическим экраном, темная комната

Ход опыта №4:

1.Направил источник света к экрану телевизора. Телевизор не работал на момент исследования. Поверхность телевизора была гладкой и чистой. Наклонил включенный фонарь немного вниз и направил луч света к экрану под углом. Моему удивлению не было предела. Я увидел все цвета радуги. Я понял что, луч света при столкновении с экраном телевизора преломляется, то есть часть света обратно возвращается и разлагается на пучки лучей разных цветов. Пучки идут в постоянном порядке, каждый цвет занимает свое место и такая закономерность сохраняется во всех лучах. Жидкокристаллический монитор это когда между двумя стеклянными пластинами находятся кристаллы. Значит для преломления свет должен из одной среды попасть в другую, например из воздуха в стекло. Луч должен быть направлен под наклоном к предмету.

2. Из литературы узнал, что пучок цветов Ньютон называл спектром. Свет от фонаря был белый, после преломления он состоит из семи цветов радуги, то есть спектра. Это смесь цветов радуги – красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Это и есть видимый спектр. Попробовал вторым этапом направить луч света прямо, так чтобы поверхность экрана телевизора и луч напоминали стороны квадрата. Но эффекта радуги не получил.

Следовательно, пучок белого света содержит лучи света с разными длинами волн. Каждая длина волны соответствует определенному цвету. У красного цвета самые длинные волны. Дальше идут оранжевый, потом желтый, зеленый, голубой и синий цвета. У фиолетового цвета самые короткие волны. Цвета, соответствующие самым длинным волнам (красный), отклоняются меньше всех, а самым коротким (фиолетовый) – больше всех. [4, стр 8- 80]

Заключение: В заключении моей работы гипотеза подтвердилась- световые лучи прямолинейные, не огибают препятствие, белый цвет это слияние всех цветов радуги.

Выводы:

  1. Световой луч распространяется по прямой линии, не огибает препятствие.

  2. Размеры тени зависят от расстояния между источником света и предметом, чем меньше расстояние между ними, тем больше тень и наоборот

  3. Для преломления света нужно наличие двух сред, то есть луч должен из воздуха попасть в стекло и в комнате должно быть темно.

  4. Световой луч должен падать на поверхность не прямо, а под наклоном. Тогда можно увидеть все цвета радуги.

Литература

  1. Афонькин С.Ю «Чудеса природы» Спб.: «БКК», 2012.-96с.-илл.-(Серия «Узнай мир»)

  1. Елена Качур « Увлекательная астрономия (текст): энциклопедия 2016г Издательство Манн, Иванов и Фербер

  2. Физическая смекалка. Занимательные задачи и опыты по физике для детей.- М., Омега, 1994-256 с.:ил.

  3. Ди Специо, Майкл Энтони. Занимательные опыты: свет и звук: пер. с англ.2008)

  4. Большая книга экспериментов для школьников. Перевод с итальянского Э.И. Мотылевой Москва «Росмэн» 2004г.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Просмотров работы: 13