Wat is 'n skaduwee: 13 interessante feite om te weet

Die skaduwee word gevorm deur die obstruksie van lig. Lig buig nie sy voortplantingspad as die grootte van die obstruerende voorwerp nie vergelykbaar is met die golflengte van lig nie. Daarom het die skaduwee van die voorwerp as 'n donker (liglose) beeld gevorm as gevolg van obstruksie van ligpaaie deur 'n voorwerp.

Indeks van artikel

Wat is 'n skaduwee?

'n Skaduwee verwys na 'n donker werklike silhoeët van 'n persoon of 'n ondeursigtige voorwerp wat gegenereer word wanneer die voorwerp of persoon die lig versper wat van 'n ligbron af kom. Met ander woorde, 'n skaduwee van 'n voorwerp is 'n donker beeld wat gevorm word deur die obstruksie van lig wat deur die voorwerp veroorsaak word.

'n Skaduwee onderwerp die hele driedimensionele volume lig wat 'n voorwerp van agter af nader. 'n Skaduwee is die deursnit van daardie volume lig in die vorm van 'n tweedimensionele silhoeët, of 'n omgekeerde projeksie van die persoon of die voorwerp wat die voortplanting van lig in die ruimte belemmer.

Hoe word skadu gevorm
Skaduwee wat dwars-omkeer-effek demonstreer. Beeldbron: CGP GrysBritish Library Gate ShadowCC BY 2.0

Hoe word skadu gevorm?

Ons weet dat lig in 'n reguit lyn voortplant, maw lig buig nie sy voortplantingspad as die grootte van die obstruerende voorwerp nie vergelykbaar is met die golflengte van lig nie. Daarom, wanneer 'n voorwerp in die pad van lig staan, verhinder dit die ligstrale om voort te plant. Hierdie obstruksie lei tot die vorming van 'n donker (liglose) beeld van die voorwerp wat as die skaduwee van die voorwerp genoem word. Die voorwerp moet ondeursigtig wees sodat skaduvorming kan plaasvind.

Grootte en vorm van 'n skaduwee

Die grootte en vorm van die skaduwee van 'n voorwerp kan van 'n aantal faktore afhang. In teenstelling met die algemene opvatting, is die skaduwee nie heeltemal afhanklik van die grootte en die vorm van die voorwerp nie.

Langwerpige skaduwee van 'n man. Beeldbron: Geen masjienleesbare skrywer verskaf nie. Timohummel veronderstel (gebaseer op kopiereg-eise)., Man skaduweeCC BY-SA 3.0

Sommige faktore waarvan die grootte en vorm van 'n skaduwee afhang, is:

  • Hoek van die voortplantende ligstraal: Die hoek waarteen die skaduwee val, is een van die belangrikste faktore om die vorm en grootte van die skaduwee van 'n voorwerp te bepaal. Wanneer die lig normaal of ortogonaal val, het die gevormde skaduwees 'n korter lengte. Wanneer die hoek tussen ligstraal en die voorwerp toeneem, word die skaduwee verleng.
  • Seisoene: Seisoene en weer speel 'n baie belangrike rol in die bepaling van die vorm, grootte en skerpte van 'n skaduwee. In somers, gedurende 'n helder sonnige dag, is die skaduwees wat gevorm word skerper, en die skaduwees bly vir 'n langer tyd. As die weer bewolk is, kan ons flou of geen skaduvorming sien nie, dws die skerpte van die skaduwee is minder. In winters word die skaduwees vir 'n korter tydsduur gevorm.   
  • Posisionering van die ligbron: Die vorm en grootte van 'n voorwerp se skaduwee word deur die posisionering van die ligbron beïnvloed. Ons sien byvoorbeeld dikwels dat op 'n sonnige dag die vorm en grootte van ons skaduwees verander. Dit gebeur omdat die posisie van die son deur die dag verander soos dit lyk of dit van oos na wes beweeg. Wanneer die son naby die horison geplaas is, is die skaduwees wat gevorm word langer in terme van lengte. Wanneer die son oorhoofs hoog in die lug geplaas word, het die gevormde skaduwees 'n korter lengte. Hierdie effek van die Son se posisie op skaduvorming kan herhaal word deur kunsmatig ontwerpte bewegende ligte. Daar is egter 'n verskil tussen beide die benaderings. In die geval van sonlig is dit die Aarde wat beweeg terwyl die Son vas bly. Maar in die geval van 'n ligbron, word die bron laat beweeg terwyl die voorwerp stilstaan ​​in sy posisie.  
  • Die voorwerp: Primêre grens van die vorm van die skaduwee word bepaal deur die voorwerp wat die lig blokkeer. Byvoorbeeld, as die voorwerp 'n bal is, sal die skaduwee sirkelvormig of ovaal wees. 'n Reghoekige of vierkantige skaduwee sal gevorm word as die voorwerp 'n boek of 'n boks is. Vir mense vorm die skaduwee volgens die werklike vorm van die spesifieke wese.  
  • Afstand tussen die voorwerp en die oppervlak van projeksie: Met die toename in afstand tussen die voorwerp en die oppervlak van projeksie neem die grootte van die skaduwee of die silhoeët toe. Daarom kan gesê word dat die twee faktore proporsioneel is. Wanneer die voorwerp beweeg, sal sy skaduwee waarskynlik in terme van afmetings vinniger uitbrei as die spoed van die voorwerp se bewegings.
  • Tipe ligbron: Die tipe ligbron (groot, medium of klein) bepaal die skerpte van die skaduwee wat gevorm word. As die ligbron groot is soos die son, dan is die skadugrens redelik skerp. Hierdie skerpte verminder soos ons van sonlig na 'n buislig beweeg. As die ligbron 'n klein fakkel of selfoon is, is die skaduwees wat gevorm word vaag.

Gereelde vrae wat verband hou met skaduvorming

Wat is die verskillende dele van skaduwee?

Dele van 'n skaduwee

  1. umbra
  2. somberheid
  3. antumbra

Kom ons kyk na die drie dele van 'n skaduwee.

Dele van 'n skaduwee: Umbra, Penumbra, Antumbra. Beeldbron: QarnosDiagram van umbra, penumbra en antumbra, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Wat is 'n umbra?

Umbra:

Die woord "umbra" kom van die Latynse woord vir "skadu". Umbra verwys na die binneste gebied van die skaduwee wat die donkerste blyk te wees. Met ander woorde, 'n umbra verteenwoordig die deel van die skaduwee waar die lig heeltemal deur die blokkerende liggaam belemmer word. As die waarnemer binne 'n umbra geleë is, sal die waarnemer waarskynlik 'n totale verduistering waarneem.

Vir 'n ronde liggaam wat rondom die ligbron versper, het die gevormde umbra die vorm van 'n regte sirkelvormige keël. As ons probeer om die voorwerp en die bron vanaf die toppunt van die keël te sien, dan lyk dit of die twee liggame van dieselfde grootte is. Die afstand tussen die umbra se toppunt en die Maan blyk ongeveer gelyk te wees aan die afstand van die Maan na die Aarde, maw ongeveer 384,402 238,856 km of 3.7 1.4 myl. Die deursnee van die Aarde is ongeveer 870,000 keer dié van die Maan, daarom strek die umbra onderskeidelik verder as 'n geskatte XNUMX miljoen km of XNUMX XNUMX myl.

Wat is 'n penumbra?

Somberheid

Die woord penumbra is afkomstig van die Latynse woord "paene" wat "amper of amper" beteken. Die penumbra is 'n gedeelte van die skaduwee van 'n voorwerp waar slegs 'n sekere deel van die ligstraal deur die afsluitende liggaam belemmer word. 'n Waarnemer wat in die penumbra-gebied geleë is, sien slegs 'n gedeeltelike verduistering. Die penumbra word dikwels tereg as 'n subset van die umbra genoem aangesien dit die gedeelte van die skadu voorstel wat gevorm word deur 'n deel van die ligbron wat verduister is. Volgens NASA se navigasie- en aanvullende inligtingsfasiliteit is die gedeelte wat in die umbra teenwoordig is ook binne die penumbra.

Wat is 'n antumbra?

Antumbra:

Die woord "antumbra" kom van die Latynse woord "ante" wat "voor" beteken. Die antumbra verwys na die gedeelte van die skaduwee waarvandaan die obstruktiewe voorwerp blykbaar heeltemal binne die sentrale gebied van die ligbron geplaas is. As 'n waarnemer in die antumbra-gebied geplaas word, kan hy/sy 'n ringvormige verduistering sien, dws 'n helder ring lig wat die verduisterende liggaam omsluit. Met die vermindering in afstand tussen die waarnemer en die ligbron, neem die relatiewe grootte van die belemmerende liggaam toe totdat dit 'n volle umbra vorm.

Hoe verander skaduwee met variasie in die dag?

  • Die vorm en grootte van 'n voorwerp se skaduwee word deur die posisionering van die ligbron beïnvloed. Ons sien byvoorbeeld dikwels dat op 'n sonnige dag die vorm en grootte van ons skaduwees verander. Dit gebeur omdat die posisie van die son deur die dag verander soos dit lyk of dit van oos na wes beweeg. Die skaduwee se werklike lengte op die grond is eweredig aan die kotangens van die hoogtehoek van die Son (θ) met betrekking tot die horison.
  • Tydens sonsondergang en sonsondergang wanneer die hoogtehoek θ gelyk is aan amper 0° en daarom word die kotangens van die hoogtehoek(θ) gelyk aan ∞. Aangesien die lengte van die skadu direk eweredig is aan die kotangens van die hoogtehoek, kan ons sê dat in hierdie geval die skaduwees baie lank is. Wanneer die son direk bokant geleë is, dws die sonlig val normaal of ortogonaal op die voorwerp (dit is slegs moontlik in die gebied tussen die Steenbokskeerkring en Kreefskeerkring), dan word die hoogtehoek gelyk aan 90°, en cot( θ) = 0. In hierdie geval is die gevormde skaduwees kleiner in lengte en word meestal direk onder die voorwerpe gegooi.
  • Hierdie eienskap van skaduwees het geblyk baie nuttig te wees vir lang gesteunde reisigers. Veral wanneer jy deur dorre streke soos die woestyne, seeroete, ens.
Langwerpige skaduwee. Beeldbron: Foto: Jonn Leffmann, Skugga – Ystad-2020CC BY 3.0

Wat is die kleur van skaduwees?

Die generering van komplekse veelkleurige skaduwees word waargeneem deur visuele kunstenaars wat oor die algemeen ontstaan ​​uit gekleurde lig wat uit verskillende bronne uitgestraal of teruggekaats word. Daar is sekere artistieke metodes wat die effekte van skaduwees gebruik om een ​​of ander vorm van kuns soos chiaroscuro, sfumato en silhoeët te skep.

Ons kan dikwels waarneem dat 'n skaduwee van 'n ondeursigtige voorwerp wat deur sonlig verlig word gedurende die dag 'n blouerige skaduwee het. Die hoofrede hiervoor is as gevolg van die Rayleigh-verstrooiing. Die lug blyk blou van kleur te wees as gevolg van dieselfde eienskap. Die ondeursigtige obstruksievoorwerp is in staat om die lig wat van die son af kom, te blokkeer. Dit kan egter nie die omringende lig van die lug wat 'n blouerige tint het as gevolg van die verstrooiing van blou lig deur die atmosfeermolekules meer effektief blokkeer nie. Dit is die rede waarom skaduwees blou blyk te wees.

Hoekom is daar nog skaduwees in die donker?

  • Ons kan die voorkoms van skaduwees in die donker waarneem omdat die lig teenwoordig is in wat ons as donker beskou. Duisternis is eerder subjektief. Selfs gedurende die nag wat ons as donker beskou, is daar lig van verskeie bronne soos sterre, die maan, straatligte en omringende stadsligte wat deur wolke reflekteer, ens. Al hierdie bronne straal lig uit wat dowwe en diffuse skaduwees gedurende die nag produseer of donker.
  • 'n Skaduwee kan gesê word dat dit 'n kol op 'n oppervlak is waar die hoeveelheid lig minder is in vergelyking met die hoeveelheid lig wat die area rondom daardie kol is. In helder lig is hierdie verskil meer uitgesproke, dws die kontras tussen die skaduwee en die omliggende area is baie meer en daarom kan ons die skaduvorming duidelik sien.

Wat is die voortplantingspoed van 'n skaduwee ?

  • Met die toename in afstand tussen die voorwerp en die oppervlak van projeksie neem die grootte van die skaduwee of die silhoeët toe. Daarom kan gesê word dat die twee faktore proporsioneel is. Wanneer die voorwerp beweeg, sal sy skaduwee waarskynlik in terme van afmetings vinniger uitbrei as die spoed van die voorwerp se bewegings.
beeldkrediet: anoniem, Skadu voortplantingCC BY-SA 3.0
  • Die toename van grootte en beweging is ook waar as die afstand tussen die voorwerp van inmenging en die lig bron is nader. Dit is egter verkeerd om te sê dat die skaduwee van 'n voorwerp vinniger as die spoed van lig kan beweeg, selfs al is die afstand tussen die voorwerp en die oppervlak van projeksie groot (soos ligjare). Die ligverlies wat verantwoordelik is vir die projektering van die skaduwee kan teen die spoed van lig na die projeksie-oppervlak beweeg.
  • Selfs al sien ons dat die skadu se rand langs 'n muur beweeg, is die toename in die lengte van 'n skadu in werklikheid te wyte aan 'n nuwe projeksie wat beweeg teen 'n spoed gelykstaande aan die spoed van lig vanaf die interfererende voorwerp. Daar moet kennis geneem word dat die kommunikasie tussen verskillende punte in 'n skaduwee nie bestaan ​​nie, behalwe vir die verskynsel van refleksie of interferensie van lig wat teen die spoed van lig plaasvind. 'n Skaduwee wat oor 'n gebied op groot afstande (soos ligjare) geprojekteer word, is nie in staat om inligting tussen die oppervlaktes op sulke afstande met die rand van die skaduwee te kommunikeer nie.

Wat is Shadow inversions ?

Ons kan dikwels waarneem dat die skaduwees van voorwerpe soos kettinggekoppelde heinings en ander voorwerpe met soortgelyke vorms geneig is om omgekeer te word, maw 'n ruiling vind plaas tussen die ligte en donker areas wanneer die voorwerp verder van die oppervlak van die projeksie af kom. In voorwerpe soos kettingskakelheinings lyk dit eers asof die skaduwees soos diamante is en dit lyk asof die buitelyn van skadu die heining raak, maar soos die afstand tussen die voorwerp en die oppervlak van skaduprojeksie toeneem, lyk dit asof die skaduwee vaag is. .

Uiteindelik kan ons waarneem dat as die hoogte van die heining nie genoeg is nie, die ligpatroon na die skadu-diamante en ligte buitelyne sal beweeg.

Wat is 'n reënskadu?

Die term reënskadu word gebruik om die plek te beskryf met die dominante windrigting, hoogte en ander faktore wat die area droog hou.

Beeld krediet:Meg StewartCC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Die term "skaduwee" word gereeld gebruik vir enige vorm van obstruksie of blokkasie en nie net die obstruksie van lig nie. Die term reënskadu word ook in so 'n konteks gebruik. In gebiede waar die hoeveelheid ontvangde reën laag is of die area baie droog is, word die term reënskadu gebruik om die plek met die dominante windrigting, hoogte en ander faktore wat die area droog hou, te beskryf. Dit beskryf basies die skaarste aan reën in 'n gebied. 'n Soortgelyke gebruik van die term skaduwee word in akoestiek gesien. 'n "Akoestiese skaduwee" verwys na 'n ruimte of area waar die voortplanting van direkte klank afgesluit of geblokkeer word of na 'n ander area herlei word.

Numeries op skaduwees

V. 'n 6 voet lang man gooi 'n skaduwee met 'n lengte van 12 voet. Wat sou die lengte wees van die skaduwee van 'n 8ft boomplek op dieselfde oppervlak as dié van die man.

Ans. Aangesien die man en die boom op dieselfde oppervlak is, moet hulle dieselfde hoogtehoek vanaf die ligbron in die gesig staar. Soos ons weet, is die lengte van die skaduwee eweredig aan die kotangens van die hoogtehoek, ons kan sê dat

Cot(θ) = 12/6 = L/8

Of, L = 16 voet

V. 'n Gebou met 'n hoogte van 20m gooi 'n skaduwee op die grond. As die hoogtehoek van die son 53° is, vind die lengte van die skaduwee.

Ans. Soos ons weet, is die lengte van die skaduwee eweredig aan die kotangens van die hoogtehoek, ons kan sê dat

Cot(θ) = L/20m

Of, ¾ = L/20

Of, L = 15m

Laat 'n boodskap

Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Verpligte velde gemerk *

Scroll na bo