Между лампой и листом белой бумаги поместите карандаш. Пронаблюдайте, как изменяется тень карандаша по мере удаления его от листа бумаги. Как изменяются при этом тень и полутень? В каком случае карандаш отбрасывает резкую тень и в каком − расплывчатую?

Для анализа явлений, происходящих в данной задаче, важно разобраться с основными понятиями и принципами, связанными с распространением света и образованием теней.

Свет — это электромагнитное излучение, которое распространяется прямолинейно в однородной среде. Благодаря этому свойству света, при наличии преграды на пути световых лучей образуются тени. Тень — это область пространства, куда свет не попадает из−за наличия преграды.

Полутень — это область, куда свет попадает частично. Полутень возникает, если источник света не точечный, а имеет размеры, например, как лампа. В этом случае часть световых лучей от источника блокируется преградой, а часть проходит и попадает на экран.

Разберем ключевые аспекты:

1. Размеры источника света и образование теней
   Если источник света точечный (имеет небольшие размеры), вокруг объекта образуется резкая, четкая тень. Это связано с тем, что лучи света распространяются прямолинейно, и нет возможности проникновения света в область за объектом.
   Если источник света имеет заметные размеры (как у лампы), то вокруг объекта появляется область полутени. Это происходит из−за того, что некоторые лучи света достигают области за объектом, обходя его края. Таким образом, граница между тенью и освещенной частью становится менее четкой.

2. Расположение объекта и изменение тени
   При изменении расстояния между объектом (карандашом) и экраном (листом бумаги) происходит изменение размеров и четкости тени:

   • При увеличении расстояния между объектом и экраном тень становится больше, расплывчатее и менее четкой. Это связано с тем, что лучи света от источника расходятся, и граница тени становится более размытой.
   • При уменьшении расстояния между объектом и экраном тень становится меньше и четче. В этом случае световые лучи, огибающие объект, создают минимальную область полутени, а сама тень выглядит резкой.

3. Углы распространения световых лучей
   Световые лучи от источника распространяются в виде конуса. Когда объект находится ближе к источнику света, его границы перекрывают большую часть конуса света, а значит, тень будет более темной и четкой. Когда объект отдаляется от источника, угол между лучами, проходящими мимо объекта, увеличивается, что приводит к размытию границ тени и увеличению области полутени.

Таким образом:
− Резкая тень образуется, когда карандаш близко к экрану и источник света точечный или очень маленький.
− Расплывчатая тень и широкая полутень образуются, когда карандаш удаляется от экрана или источник света имеет значительные размеры.

При наблюдении этих явлений важно учитывать свойства света, геометрию распространения лучей и взаимное расположение объектов.