«А почему тень идёт за мной?» — спрашивает ребёнок. Объяснить это проще опытом: сначала включаем один источник света, потом ставим на его пути предмет и только после этого ищем тень. Свет проходит от фонарика к стене, непрозрачный предмет перекрывает часть лучей, поэтому за ним появляется тёмный силуэт.
Опыты со светом и тенью для детей можно провести дома с фонариком, бумагой, зеркалом и стаканом воды. Ни свеча, ни лазер не нужны. Взрослому достаточно помочь затемнить комнату, напоминать не светить фонариком в глаза и задавать вопросы: «Что изменилось? Почему? Как проверить?»
Что понадобится для опытов со светом и тенью
Соберите предметы заранее, чтобы наблюдения шли по порядку и ребёнку не приходилось ждать посреди опыта:
- фонарик или фонарик телефона;
- белая стена либо большой лист белой бумаги;
- картон и ножницы;
- прозрачный стакан с водой;
- калька или тонкая белая бумага;
- прозрачная пластиковая крышка;
- книга, ложка и небольшой ластик;
- маленькое зеркало;
- трубочка для напитков или карандаш.
Ножницами режет взрослый. Зеркало лучше взять небольшое, без сколов и в рамке. Телефон положите экраном вниз или держите за корпус, чтобы ребёнок не смотрел прямо на светодиод.
| Наблюдение | Что меняем | Что становится понятно |
|---|---|---|
| На стене появляется силуэт | Ставим картон между фонариком и стеной | Непрозрачный предмет перекрывает свет |
| Тень растёт и уменьшается | Двигаем фигуру к фонарику и от него | Размер тени зависит от взаимного положения предметов |
| Свет проходит по-разному | Подставляем книгу, кальку и прозрачную крышку | Материалы могут пропускать разное количество света |
| Луч меняет направление | Поворачиваем зеркало | Свет отражается от поверхности |
| Карандаш кажется сломанным | Опускаем его в воду | На границе воздуха и воды свет преломляется |
«Разве тень — это отдельная чёрная вещь?»
Опыт 1. Поймать тень картонной фигуры
Вырежьте из картона простую фигуру: дом, круг или птицу. Направьте фонарик на стену, затем поместите картон между ними. На стене появится силуэт.
Теперь по очереди уберите фонарик и картон. Без источника света видимого силуэта нет; без преграды светлое пятно остаётся целым. Ребёнок видит последовательность: источник даёт свет, предмет перекрывает его часть, за предметом образуется тень.
Предложите обвести силуэт пальцем и сравнить его с картонной фигурой. Контур похож, но мелкие детали могут стать размытыми, потому что бытовой фонарик — источник света заметного размера, а не одна светящаяся точка.
«Почему тень то огромная, то маленькая?»
Опыт 2. Вырастить и уменьшить тень
Поставьте картонную фигуру примерно посередине между фонариком и стеной. Медленно двигайте её к фонарику: тень станет больше. Затем придвиньте фигуру к стене: силуэт уменьшится и обычно станет резче.
Пусть ребёнок сначала предскажет результат, а после каждого движения проверит догадку. Можно отметить на полу три положения фигуры кусочками бумаги и сравнить тени. Так становится видно: важен порядок и расстояния между источником, предметом и экраном.
Объяснение можно дать без формул. От фонарика свет расходится в разные стороны. Предмет рядом с фонариком перекрывает широкий участок расходящегося света, а у стены — гораздо меньший.
«Свет либо проходит, либо нет — какие ещё варианты?»
Опыт 3. Сравнить прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные предметы
Направьте фонарик на стену и по очереди поставьте перед ним прозрачную крышку, кальку и книгу. Через прозрачную крышку проходит много света, хотя блики и слабый контур всё же могут быть заметны. Калька рассеивает свет: за ней видно светлое размытое пятно. Книга перекрывает свет и даёт выраженную тень.
После наблюдения разложите предметы в три группы:
- прозрачные — через них хорошо видны предметы;
- полупрозрачные — пропускают свет, но изображение за ними размывается;
- непрозрачные — не позволяют увидеть то, что находится позади.
Проверяйте именно наблюдением, а не названием материала. Цветной прозрачный пластик может пропускать свет, а плотная белая бумага — перекрывать его.
«У тени всегда повторяется форма предмета?»
Опыт 4. Получить две разные тени от одной ложки
Посветите на ложку сбоку так, чтобы на стене появился длинный узкий силуэт. Затем поверните ложку широкой частью к фонарику. Тень изменится, хотя предмет остался прежним.
Спросите: «Какая часть ложки сейчас обращена к свету?» Тень показывает контур предмета со стороны источника. Поэтому один предмет способен дать разные силуэты — это удобно проверить также книгой, ладонью или ластиком.
Из картонных силуэтов легко продолжить занятие театром теней. Если ребёнку хочется ещё домашних экспериментов из простых материалов, пригодится подборка «Опыты для детей дома: 9 экспериментов».
«Если свет идёт прямо, как он попадает за угол?»
Опыт 5. Повернуть свет зеркалом
Положите зеркало на стол и направьте фонарик на него под углом. На стене или потолке появится светлое пятно. Медленно поворачивайте зеркало — пятно тоже будет двигаться.
Сначала свет доходит от фонарика до зеркала, потом отражается и продолжает путь в другом направлении. Чтобы увидеть этот маршрут, держите между предметами лист бумаги: на нём можно последовательно найти участок до зеркала и отражённое пятно после него. В воздухе сам ход луча обычно не виден, зато видны освещённые поверхности, на которые он попал.
Не направляйте отражённый свет в глаза и на окно. Для опыта достаточно обычного слабого фонарика; солнечный свет и увеличительное зеркало использовать не следует.
«Почему карандаш в воде выглядит сломанным?»
Опыт 6. Увидеть преломление света
Поставьте трубочку или карандаш в прозрачный стакан с водой и посмотрите на него сбоку. На границе воды и воздуха предмет покажется смещённым или надломленным. Выньте его — он снова выглядит прямым.
Свет от подводной части предмета сначала идёт через воду, затем попадает в воздух и меняет направление на границе двух сред. Глаз продолжает линию света привычным способом, поэтому видимое положение подводной части не совпадает с настоящим. Это явление называется преломлением.
Пусть ребёнок посмотрит на стакан прямо, сбоку и немного сверху. Карандаш не меняется — меняется путь света до глаз. Похожий принцип помогает увеличительной линзе строить изображение; идеи для следующего наблюдения есть в статье «Что посмотреть под микроскопом дома».
«Можно ли увидеть изображение без линзы?»
Опыт 7. Сделать простую камеру-обскуру
Возьмите две одинаковые втулки или сверните две трубки из плотной бумаги. Один конец первой закройте фольгой, и взрослый пусть сделает в центре крошечное отверстие иглой. На конец второй закрепите кальку. Соедините трубки так, чтобы отверстие и калька оказались на противоположных концах, а внутрь не попадал боковой свет.
Направьте отверстие на ярко освещённый предмет и смотрите на кальку под тёмной тканью. На экране может появиться тусклое перевёрнутое изображение. Сначала лучи от верхней и нижней частей предмета проходят через маленькое отверстие, затем пересекаются и попадают на противоположные части экрана — поэтому верх и низ меняются местами.
Не направляйте такую камеру на солнце и не смотрите через отверстие на солнце. Для наблюдения выберите лампу, окно с рассеянным дневным светом или яркую игрушку на светлом фоне. А когда ребёнок захочет разобраться, почему мы видим далёкие объекты на небе, можно перейти к статье «Космос для детей: как объяснить устройство Вселенной».
Как объяснить ребёнку результаты опытов
Не выдавайте все термины до наблюдения. Сначала ребёнок предполагает, потом меняет одно условие, замечает результат и лишь затем получает название явления. Если менять фонарик, предмет и расстояние одновременно, причина потеряется.
После каждого опыта достаточно четырёх вопросов:
- Что мы оставили без изменений?
- Что поменяли?
- Что произошло после изменения?
- Как повторить опыт, чтобы проверить вывод?
Фраза «свет отражается» запоминается лучше, когда ребёнок сам повернул зеркало и увидел, как пятно ушло по стене. Если результат не получился, это тоже наблюдение: проверьте, достаточно ли темно, направлен ли фонарик на экран и не проникает ли боковой свет.
Частые вопросы
Почему у тени нет цвета?
Тень — участок, куда попало меньше света. На цветной поверхности она может казаться цветной, потому что мы всё равно видим саму поверхность, только менее освещённую.
Почему на улице несколько теней?
Каждый заметный источник света способен создать свою тень. Поэтому вечером фонари, витрины и фары могут давать несколько силуэтов, направленных в разные стороны.
Почему тень бывает размытой?
Если источник света большой или их несколько, одни лучи предмет перекрывает, а другие всё ещё достигают края тени. Возникает полутень, и контур выглядит мягким. Чем ближе предмет к стене, тем чаще край получается чётче.
Можно ли проводить опыты со светом днём?
Да, но слабое пятно фонарика теряется при ярком освещении. Задёрните шторы или сделайте экран из коробки; для опыта с зеркалом и стаканом полной темноты не требуется.
Чем заменить фонарик?
Подойдёт фонарик телефона или небольшая настольная лампа, которую можно безопасно направить на стену. Свечу и лазерную указку для детских опытов лучше не использовать.