Nienaturalnie wydłużony cień autora zdjęcia w czasie zachodu słońca
Cień – obszar, do którego nie dociera
światło
bezpośrednio ze
źródła światła
na skutek obecności przeszkody ustawionej na drodze promieni świetlnych, nieprzepuszczającej światła. W zależności od źródła światła mówi się o cieniu
słonecznym
,
księżycowym
i in. W zależności od obiektu przesłaniającego światło mówi się o cieniu np. Księżyca (podczas
zaćmienia
Słońca cień ten pada na
Ziemię
), cieniu budynku, człowieka.
Uogólnienie pojęcia cień
Przez analogię do cienia optycznego pojęcia cienia używa się również do innych zakresów
promieniowania elektromagnetycznego
, innych
fal
(
cień akustyczny
,
radiowy
,
mikrofalowy
) a nawet do strumienia
cząstek
.
Cień całkowity i półcień
Jeżeli źródło światła nie jest punktowe, wówczas wyróżnia się obszar cienia całkowitego i półcienia. Półcień jest obszarem do którego docierają promienie tylko z części powierzchni źródła. Na przykład w przypadku zaćmienia słonecznego mówi się o zaćmieniu częściowym.
Cień a dyfrakcja
Cień geometryczny jest to cień, który powstałby gdyby światło rozchodziło się zgodnie z założeniami
optyki geometrycznej
, czyli nieskończenie cienkich
promieni
biegnących po liniach prostych. W rzeczywistości światło jest falą elektromagnetyczną, która jak każda fala ulega
dyfrakcji
na krawędziach przesłaniającego przedmiotu. Dlatego rzeczywisty cień jest trochę mniejszy niż geometryczny, ponieważ dyfrakcja powoduje, że część promieni pada na obszar cienia geometrycznego.
Cień słoneczny
Cień powstaje, gdy na drodze promieni słonecznych znajduje się przeszkoda. Jeżeli przeszkoda jest nieruchoma (np. wkopany w ziemię pal), wówczas, na skutek pozornego ruchu Słońca na niebie, porusza się również cień przedmiotu. Zjawisko to zostało wykorzystane do konstrukcji
zegarów słonecznych
.
Porównując długości cieni słonecznych na różnych
szerokościach geograficznych
Eratostenes
wykazał, że powierzchnia Ziemi jest zakrzywiona i obliczył jej
średnicę
.
Umbra, penumbra i antumbra.
Umbra, penumbra i antumbra to nazwy nadane trzem odrębnym strefom cienia słonecznego podczas zaćmienia.
- antumbra ((
łac.
) anti "przeciw" + umbra "cień") – strefa przeciwcienia, region, w którym ciało niebieskie pojawia się na tle Słońca, do obserwatora dociera wówczas część światła z zewnętrznej części tarczy Słońca
- umbra ((
łac.
) cień) czyli cień całkowity – źródło światła jest całkowicie zakryte przez inne ciało niebieskie
- penumbra ((
łac.
) paenes "prawie" + umbra "cień") – strefa półcienia