Что подготовить и как сделать безопасно
Возьмите настольную лампу или фонарик, гладкий мяч, небольшой кубик, белый лист или светлую стену. Лучше использовать не нагревающийся светодиодный источник. Поставьте экран вертикально, расположите предмет между ним и светом, затем приглушите остальное освещение.
Начните с мяча. Поместите его примерно посередине между лампой и экраном. Обведите карандашом контур тени на листе или отметьте его полосками малярной ленты на стене. Не смотрите в яркий луч и не направляйте его в глаза.
Как меняется размер тени
Сдвиньте мяч ближе к лампе, не меняя положения экрана. Тень станет больше: расходящиеся лучи успевают разойтись на больший угол до экрана. Затем передвиньте мяч почти к экрану. Его тень уменьшится и будет ближе по размеру к самому мячу.
Это можно представить как изображение от проектора. Чем ближе предмет к источнику расходящегося света, тем сильнее он перекрывает пучок лучей, и тем шире область без прямого света на удалённом экране. При дневном свете Солнце очень далеко, поэтому его лучи у Земли почти параллельны; такой эффект изменения размера заметен слабее.
Почему у шара и кубика разные контуры
Поверните мяч: его силуэт почти не изменится. У шара нет выделенных граней, а куб при изменении ориентации даёт разные контуры. В зависимости от положения куба, лампы и экрана можно получить четырёхугольную или шестиугольную тень. Сравните несколько положений и обведите каждую проекцию, не предполагая заранее, какой она должна быть.
Экран показывает не всю форму предмета, а только то, какие лучи он перекрыл в направлении от источника к экрану. Поэтому длинный предмет, поставленный ребром к свету, может дать узкую тень, а тот же предмет, развёрнутый широкой стороной, — широкую. Это не изменение самого предмета, а изменение его проекции.
Проверка резкости и пример наблюдения
Оставьте кубик неподвижным и медленно придвигайте его к экрану. Край тени обычно станет чётче. Когда предмет далеко от экрана, свет приходит к нему не из одной геометрической точки: разные участки лампы освещают край немного по-разному. Возникает переходная зона — полутень.
Например, если мяч расположен близко к лампе, на экране можно увидеть большую круглую тень с широким сероватым краем. После перемещения мяча к листу круг станет меньше, а граница — заметнее. Сравнивайте именно два рисунка или две отметки: так результат не будет зависеть от памяти о предыдущем положении.
Короткая памятка
- Экран стоит устойчиво и не бликует.
- Свет не направлен в глаза.
- Меняется только одно положение за раз.
- Для сравнения отмечены контуры тени.
- Шар и кубик проверены в нескольких поворотах.
Источники и дальнейшее чтение
Справочные материалы, использованные при подготовке. Для действий с конкретным прибором сверяйтесь с его инструкцией.