Прямолинейное распространение света

Видимый свет – это электромагнитное излучение определенного, довольно узкого диапазона длин волн, 0.4 – 0.8мкм. Такое излучение обладает рядом важных особенностей. Рассмотрим одну из этих особенностей – прямолинейное распространение света.

Закон распространения света

Еще в древности людям было известно, что свет распространяется мгновенно и прямолинейно. Луч света всегда являлся эталоном прямой линии во многих бытовых случаях. Какие же существуют доказательства прямолинейности распространения света ?

Наиболее важное доказательство – образование теней и полутеней за освещенным объектом.

Тень

Тень можно получить, если взять точечный источник света в темной комнате, поместить предмет между источником и стеной и поглядеть на стену. В качестве точечного источника можно взять любую маленькую лампу, размер которой во много раз меньше освещаемого предмета. За предметом будет видна четкая тень, повторяющая границы освещенного объекта.

Лучи, образующие тень

Рис. 1. Лучи, образующие тень.

Тени, точно повторяющие формы границ освещенного объекта возможны только в случае, если свет распространяется прямолинейно. Если бы свет распространялся по кривым – границы тени искажали бы формы освещенных предметов.

Полутень

Если присмотреться к границе тени в приведенном опыте, можно обнаружить, что эта граница все-таки имеет некоторую «ширину». Освещенность на границе падает не сразу, а на протяжении некоторого небольшого расстояния. Зона, в которой освещенность имеет промежуточное значение, называется полутенью.

Можно подумать, что в случае полутени закон прямолинейного распространения света не действует. Однако, это не так.

Все дело в том, что реальные источники света имеют конечный, и нередко, довольно большой размер. Они содержат не одну, а множество точек, излучающих свет. В результате существует три вида областей:

  • неосвещенные;
  • освещенные всеми излучающими точками;
  • освещенные частью излучающих точек.

Последняя область и есть полутень. Построив ход лучей, можно видеть, что закон прямолинейного распространения хорошо объясняет существование полутени.

Лучи, образующие полутень

Рис. 2. Лучи, образующие полутень.

Свойство прямолинейного распространения света было использовано в качестве доказательства шарообразности Земли еще в античности. При лунных затмениях тень Земли, надвигающаяся на Луну, имеет очертания круга. Это возможно только при шарообразности Земли.

Роль среды распространения

Распространение света зависит от свойств среды, в которой это происходит. Во-первых, разные среды по-разному проводят свет. Наиболее прозрачным является вакуум, менее прозрачны газы и жидкости, твердые вещества, как правило, непрозрачны.

Во-вторых, и это гораздо важнее, среда может искривлять лучи света, если она будет неоднородной. Например, когда воздух у поверхности земли перегрет, а вверху прохладен – появляются миражи выше или ниже горизонта. Примеры нижних миражей можно легко наблюдать даже в средней полосе, летом на горячем асфальте видны «лужи» – это лучи неба, искаженные в неоднородной воздушной среде.

Искажения света над горячим асфальтом

Рис. 3. Искажения света над горячим асфальтом.

Что мы узнали?

В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательством прямолинейности распространения света является существование теней и полутеней. В неоднородной среде лучи света могут искривляться.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 5.

Предметы