​​​​​​​​Στόχοι ενότητας

​​Κεφάλαιο 7: Φως
Στο κεφάλαιο αυτό οι ­μαθητές θα γνωρίσουν ότι το φως διαδίδεται ευθύγραμμα, να μελετήσουν το σχηματισμό τ­ης σκιάς των αντικειμένων, και τα φαινόμενα ανάκλασης, της διάχυσης και της απορρόφησης του φωτός. 
O Ήλιος είναι η σημαντικότερη πηγή φωτός για τη Γη. Χωρίς το φως του δε θα υπήρχε ζωή στον πλανήτη μας. Δεν είναι, λοιπόν, τυχαίο ότι ο Ήλιος λατρεύτηκε σαν θεός από όλους σχεδόν τους λαούς. Σύμφωνα με ένα μύθο ο Ήλιος είχε φτερά και ταξίδευε στον ουρανό από την ανατολή προς τη δύση πάνω σε ένα άρμα από φωτιά. Ο χιτώνας του ήταν από φως και στο χέρι του κρατούσε ένα τόξο. Με αυτό έριχνε τα βέλη του, που δεν ήταν άλλα από τις ηλιαχτίδες. Σήμερα δεν πιστεύουμε πια σε μύθους.  Με τη βοήθεια της επιστήμης έχουμε εξηγήσει πολλά φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως.




Τίποτε δεν μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα από το φως! Το βασικό αυτό νόμο της φυσικής διατύπωσε πρώτος ο Γερμανός φυσικός Albert Einstein. Η ταχύτητα με την οποία κινείται το φως είναι τόσο μεγάλη, που δυσκολευόμαστε να την αντιληφθούμε. Το φως διανύει σε ένα δευτερόλεπτο 300.000 χιλιόμετρα!
Πείραμα για την Ευθύγραμμη διάδοση του φωτός από τον φοιτητή του ΠΤΔΕ του Παν. Αθηνών 
Γιάννο Ερωτόκριτου στο πλαίσιο του μαθήματος Εκπαιδευτικές Τεχνολογίες.



Κάποια αντικείμενα μπορεί να τα διαπεράσει το φως. Τα αντικείμενα αυτά τα ονομάζουμε διαφανή. Κάποια άλλα αφήνουν μέρος μόνο του φωτός να τα διαπεράσει και μάλιστα το διασκορπίζουν με αποτέλεσμα τα φωτεινά αντικείμενα που βρίσκονται πίσω τους να μας φαίνονται θολά. Τα αντικείμενα αυτά ονομάζονται ημιδιαφανή.

Υπάρχουν, τέλος, και κάποια αντικείμενα που το φως δεν μπορεί να τα διαπεράσει. Τα σώματα αυτά ονομάζονται αδιαφανή. Πίσω από τα αδιαφανή σώματα σχηματίζεται σκιά.
Picture
Διαφανή
Picture
Ημιδιαφανή
Picture
Αδιαφανή

Η διαφάνεια στην καθημερινή μας ζωή

Τα υλικά, ανάλογα με τη διαφάνειά τους, βρίσκουν πολλές εφαρμογές στην καθημερινή μας ζωή. Η τζαμαρία μιας βιτρίνας είναι απόλυτα διαφανής, για να φαίνονται τα εμπορεύματα. Τα δοκιμαστήρια όμως στο εσωτερικό ενός καταστήματος είναι κατασκευασμένα από αδιαφανή υλικά για προφανείς λόγους! Η ντουζιέρα αλλά και το τζάμι στο παράθυρο του μπάνιου είναι ημιδιαφανή, γιατί θέλουμε το φως να περνά μέσα από αυτά χωρίς όμως να διακρίνεται το εσωτερικό τους. Όταν βρέχει, το τζάμι του αυτοκινήτου γίνεται ημιδιαφανές. Με τη χρήση των υαλοκαθαριστήρων απομακρύνεται το νερό και το τζάμι γίνεται πάλι διαφανές.
Στο πείραμα που ακολουθεί θα ανακαλύψετε τι συμβαίνει όταν δυο διαφανή υλικά έχουν 
τον ίδιο δείκτη διάθλασης.
Όταν ανάμεσα σε μια πηγή φωτός και σε ένα τοίχο παρεμβάλλουμε ένα αδιαφανές σώμα, τότε κάποιες από τις ακτίνες φωτός που ξεκινούν από την πηγή διακόπτονται από το σώμα και δε φτάνουν στον τοίχο.
Αυτό δημιουργεί πάνω στον τοίχο μια σκοτεινή περιοχή που ονομάζεται σκιά του σώματος.

Τα ηλιακά ρολόγια



Από πολύ παλιά οι άνθρωποι υπολόγιζαν το χρόνο μετρώντας τις μέρες που περνούσαν. Για να μετρήσουν χρονικά διαστήματα μικρότερα από μία μέρα, στηρίχτηκαν στην αλλαγή της θέσης της σκιάς των αντικειμένων και κατασκεύασαν ηλιακά ρολόγια. Καθώς η Γη γυρίζει γύρω από τον άξονά της, η θέση και το μέγεθος της σκιάς των αντικειμένων που φωτίζονται από τον Ήλιο αλλάζει. Μπορεί, λοιπόν, κανείς πολύ εύκολα να κατασκευάσει ένα ηλιακό ρολόι. Δεν έχει παρά να στερεώσει ένα ραβδί στο έδαφος και να παρακολουθεί τη σκιά του.
Το αρχαιότερο γνωστό ηλιακό ρολόι πιστεύεται ότι κατασκευάστηκε στην Αίγυπτο γύρω στο 1500 π.Χ. Το πρώτο γνωστό ηλιακό ρολόι στην Αρχαία Ελλάδα κατασκευάστηκε στη Σπάρτη από τον Αναξίμανδρο το Μιλήσιο το 600 π.Χ
Picture
Παρατήρησε πότε η σκιά που δημιουργεί ο Ήλιος είναι μεγαλύτερη

Παίζοντας με τις σκιές

Picture
Ελέφαντας
Picture
Πετεινός
Picture
Ταύρος
Picture
Ινδιάνος της Αμερικής

Ανάκλαση του φωτός

Όταν μια δέσμη ακτίνων φωτός συναντήσει μία λεία και στιλπνή επιφάνεια, όπως είναι η επιφάνεια ενός καθρέφτη, αλλάζει πορεία, ανακλάται. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται κατοπτρική ανάκλαση. Η γωνία πρόσπτωσης των φωτεινών ακτίνων είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Διάχυση του φωτός

Αν η επιφάνεια επάνω στην οποία πέφτουν οι ακτίνες είναι τραχιά και ανώμαλη, τότε οι ακτίνες ανακλώνται προς διαφορετικές κατευθύνσεις και διασκορπίζονται, όπως δείχνει το σχήμα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάχυση του φωτός.

Απορρόφηση και ενέργεια

Το φως είναι ενέργεια. Κατά τη διέλευσή του από ένα ημιδιάφανο σώμα, κατά την ανάκλαση ή τη διάχυση, κυρίως όμως κατά την απορρόφησή του από κάποιο σώμα προκαλεί αύξηση της ενέργειας του σώματος. Κυρίως προκαλεί αύξηση της θερμικής ενέργειας, καθώς τα μόρια του σώματος αναγκάζονται να κινηθούν πιο γρήγορα. Την αύξηση της θερμικής ενέργειας την καταλαβαίνουμε από την αύξηση της θερμοκρασίας. Ο βαθμός απορρόφησης της φωτεινής ενέργειας εξαρτάται από το είδος και το χρώμα του υλικού σώματος.

Επαναληπτικό - Φως