Прямолинейное распространение света

Высказанная еще Евклидом идея луча света не только требовала обоснования, но и была достаточно революционной для своего времени. Потребовались века для точной формулировки законов геометрической оптики, однако сама мысль о том, что свет распространяется в пространстве по прямой линии и, вероятно, с конечной скоростью – была мыслью очень плодотворной.

Принцип прямолинейного распространения света гласит:  луч света распространяется по прямой линии, если свойства среды, в которой это распространение происходит, остаются неизменными.

Под лучом понимается то же, что и в классической геометрии – часть прямой лежащая по одну сторону от некоторой точки — в данном случае источника света.  Оговорка о неизменности характеристик среды существенна, так как при переходе из одной среды в другую свет испытывает преломление и отражение: часть лучей возвращается обратно в первую среду, а другая часть лучей изменяет угол своего направления.   На рисунке ниже изображена картина, иллюстрирующая эти определения:

teni-1

На пути лучей от точечного источника S (размерами которого можно пренебречь) поставлена ваза, а еще дальше – экран, на котором мы видим тень от вазы. Очевидно, что отбрасывание тени является подтверждением правильности концепции луча света и его прямолинейного распространения. Если вглядеться в форму тени, то можно убедиться в том, что она геометрически подобна форме самого предмета. Из известной  теоремы Фалеса можно заключить, что свет распространяется прямолинейно.

Опытные подтверждения принципа прямолинейного распространения

Одно из таких подтверждений мы привели выше. Существуют и другие, например:

  • Образование полутеней.
  • Астрономические затмения.
  • Опыты по изучению независимости пучков света друг от друга.
  • Опыты по подтверждению обратимости явлений в геометрической оптике.
  • Эксперименты, направленные на измерение скорости света.

В сумме все экспериментально наблюдаемые факты являются хорошим подтверждением постулатов геометрической оптики. И более тонкие исследования опровергают столь примитивную картину мира и вводят в оптику концепцию волны.  Рассмотрим, например, образование полутеней. Если размеры и взаимное расположение  источника света и предмета находятся в определенной пропорции, то мы наблюдаем явление, показанное на рисунке:

Распространение света

На экране образуется три зоны: зона, куда свет не попадает вовсе, зона, куда попадает только часть лучей от источника (область полутени) и зона доступная для всех лучей.