光は、光子からなるエネルギーの一種です。光子は可視光の最小単位です。光が宇宙で最も速いものであることを知っていますか?光は光子と呼ばれる質量のない粒子で構成されているため、宇宙で最も速いものになります。光は真空中を秒速30万kmで進みます。光は、同時に 2 つの非常に異なる形で存在するため、ユニークです。 1 つの形態は、光子と呼ばれる小さな粒子です。もう一つの形は波です。光を考える最も簡単な方法は波です。
光は、それを曲げたり反射したりするオブジェクトに当たるまで、完全に直進します。この光が直進する性質を光の直進性といいます。
小さな穴から暗室に入る光線に気づいたことがありますか?はい、一直線に進む光線が見えます。
光が直進することを証明するために、いくつかの基本的な実験を行ってみましょう。
実験 1:
必要なもの:ろうそく、マッチ棒、小さな中空の直管、および小さな中空の曲がった管。
ろうそくに火をつけ、直管を通してろうそくの炎を眺めます。ここではろうそくの明かりが見えます。
では、曲がったパイプを通して炎を見てみましょう。炎は見えなくなります。
観察:曲がったパイプを通して炎は見えません。この実験は、光が直進し、障害物にぶつかると遮られることを証明しています。
実験 2:
必要なオブジェクト: 3 つの同一のスクリーンとキャンドル。
これら 3 つのスクリーンの中央に穴を開け、下の図に示すようにテーブルに並べて取り付けます。ろうそくをこれらのスクリーンの片側に置き、3 つのスクリーンの反対側を通して見ます。
1.ろうそくの炎を見てみてください。これらのスクリーンを通過する炎が見えるように、スクリーンの穴とキャンドルを調整します。
2. 画面のいずれかを横にスライドさせて、ろうそくの炎を見てみます。見えなくなります。
観察: 3 つの穴と炎がすべて同じ位置にある場合、炎が見えます。スクリーンの 1 つが配置を崩すとすぐに、炎は見えなくなります。これは、光がジグザグではなく、まっすぐに進んだ場合にのみ可能です。
1. 影の形成:不透明な物質によって光が遮られると、常に影が形成されます。大きさは違うかもしれませんが、物体と同じ形です。
2.日食の形成:光がまっすぐな経路を進むことのもう 1 つの結果は、日食と月食の存在です。日食が起こるには、地球、月、太陽が一直線上になければならない理由がわかりますか?太陽からの光は月の周りで曲がることができません。日光が目に届かなければ、太陽を見ることはできません。
3.昼と夜の形成:太陽光線が直線的な経路をたどらない場合、光は地球の周りを曲がっており、夜間に太陽光があったはずです。
4.ピンホール カメラ:ピンホール カメラは、光の直進伝搬に基づいています。それがどのように機能するか見てみましょう。ピンホールカメラは、内側が黒く塗られた小さな箱で構成され、一端にピンサイズの小さな穴があるシンプルなデバイスです。もう一方の端には、表示用のトレーシング ペーパーまたはすりガラスのスクリーンがあります。穴の開いた面を遠くの木やろうそくなどに向けて反対側の画面を見ると、映像が映っていることに気がつきます。対象物の距離によっては、画像がぼやける場合があります。しかし、画像の興味深い点は、画像が上下逆になっていることです。つまり、物理学で言うように、画像が反転していることです。この反転は、光が直進するという証拠です。
光は木のてっぺん (点 A) から移動し、画面上の点 X に落ちます。ツリーの下部 (点 B) からの光線は Y に落ちます。したがって、XY は、画面上のツリーの縮小された反転イメージです。スクリーンを写真フィルムに取り替えれば、木の写真を撮ることができます。
光の経路はどのように変えることができますか？
以下は、光がその直線経路から逸脱する理由です。
(i) 水面にぶつかって跳ね返る。これを反射と呼びます。
(ii) ある透明な媒体から別の透明な媒体へと通過し、その方向を変えます。たとえば、光が空気から水へと通過するとき、速度が変わり、光が曲がります。これを屈折と呼びます。
(iii) 光は物体に入りますが、通過しません。黒い表面はほとんどすべての光を吸収します。これを吸収といいます。
