Această afirmație se numește legea propagării rectilinii a luminii. Ea a fost formulată pentru prima dată de Euclid pentru 300 de ani î.Hr. e. în opera sa "Optica".
Un fascicul îngust de lumină devine vizibil când praful este prezent în aer
O rază de lumină poate fi văzută. Pentru a face acest lucru, faceți o mică gaură în perdea din camera întunecată. Apoi se formează un mic loc luminos pe peretele opus. Dacă aerul din cameră este curat, atunci nu se vede nimic între perdea și perete. Dar dacă există mult praf în aer, devine o coloană luminată vizibilă - un fascicul îngust de lumină provenind din orificiul din perdea (Figura 144). Un astfel de fascicul de lumină este reprezentat sub forma unui set de raze care umple regiunea în care se propagă lumina. De obicei, aceste săgeți sunt plasate pe aceste linii drepte pentru a arăta direcția propagării luminii.
Dacă suprafața secțiunii transversale a fasciculului luminos crește în direcție
propagarea luminii, fasciculul se numește o divergent (Figura 145 a.), în cazul în care a redus - (. Figura 145, b) convergent dacă fasciculul aria secțiunii transversale nu se schimbă - paralela (Figura 145)..
1 Grinzi luminoase divergente (a), convergente (b) și paralele (c)
Aproape de paralel este un fascicul îngust de lumină de la un laser pointer. Aproape paralel este un fascicul de lumină care iese dintr-o mică gaură într-un ecran opac, dacă este iluminată de o sursă de lumină de la distanță, de exemplu, de Soare.
În optica geometrică, conceptul unei surse punctuale de lumină, un corp punct care emite lumină, este folosit pentru a studia legile propagării luminii.
Sursa de lumină poate fi considerată o sursă de punct, dacă dimensiunile sale sunt mult mai mici decât distanțele față de corpurile iluminate.
O sursă de lumină punctuală este convenabilă pentru raze optice. O reprezentare clară a unei astfel de surse este dată, de exemplu, de o stea foarte luminată îndepărtată de Pământ. Mărimea acestei mingi strălucitoare este mult mai mică decât distanța până la ea. Este general acceptat faptul că o sursă punctuală de lumină emite lumină în toate direcțiile.
Propagarea rectilinie a luminii într-un mediu omogen duce la formarea de umbre din obiecte opace. În Fig. 146, a este afișat
formarea de umbre pe ecran E bilei 1, iluminate de o sursă punct de lumină IC 5. Pentru a determina zona de umbra de la sursă la ecran este raze transportate atingând Xia suprafața bilei (în figură, prezentat două astfel de fascicul).
Scheme de eclipsuri lunare (a) și solare (b)
Dacă un opac viespi talon vetit extins sursă, cum ar fi un bec mat sferic O anumită dimensiune (fig. 146, b), afișajul va fi on-observabile ca zona de umbră A și zona B. penumbra Penumbra ob-
este îndepărtată din cauza faptului că lumina intră în această zonă a ecranului nu din întreaga sursă, ci numai din unele părți.
Legea propagării rectilinii a luminii face posibilă explicarea naturii eclipselor lunare și solare (figura 147). Lunar eclipses sunt observate atunci când luna intră în umbra de pe Pamant. În eclipsele solare, Luna, dimpotrivă, este situată între Soare și Pământ, astfel încât umbra de pe ea să cadă pe suprafața pământului. În acest punct de pe Pământ, puteți vedea cum Lu-na acoperă discul solar.
Având în vedere dimensiunea Lunii, Pământul și Soarele, cunoscând raza pământului și a orbitelor lunare și legile mișcării planetelor, poți prezice când este dat domnului loc pe Pământ sau eclipsa de soare luna. cu:
În concluzie, să luăm în considerare modul în care se poate folosi dreptatea propagării luminii pentru a obține imagini ale obiectelor. Avem nevoie de o sursă de lumină punctuală și de un ecran opac cu o mică gaură. Considerăm că Fig. 148. arată cum se obține un loc circular luminos pe CD-ul cu ecran E, atunci când fasciculul de lumină din punctul luminos 5 trece printr-o gaură circulară mică într-un ecran opac AB Eg este adesea numită o imagine pată a punctului luminos. Este clar că diametrul φ al imaginii depinde de diametrul d al găurii
Diferențele în mărimea Pământului și a Lunii și, de asemenea, în viteza de mișcare a acestora față de Soare, conduc la faptul că durata eclipsei solare totale nu poate depăși câteva minute. Eclipsa lunară completă poate dura mai mult de 30 de minute. Eclipsele lunare sunt observate în același loc pe Pământ mult mai des decât cele solare. Acestea din urmă se întâmplă în același loc pe Pământ aproximativ o dată la 200-300 de ani. Observarea eclipsei lunare a permis lui Aristotel încă din secolul al IV-lea. BC. e. pentru a trage concluzia că Pământul are forma unei sfere.
Obținerea unei imagini a unui punct luminos folosind ecranul 3, cu o gaură mică
Să presupunem că trebuie să obținem o imagine a unui obiect luminos sau osveschennogo de o anumită dimensiune. Plasați-l în fața orificiului din ecran (Figura 149). Apoi fiecare punct iluminat al acestui obiect își va da imaginea sub forma unui mic loc luminos. În acest caz, imaginea întregului obiect va consta din astfel de urme. Puteți alege dimensiunea orificiului și distanța a și b astfel încât petele să fie formate într-o imagine suficient de clară a obiectului. Dacă dimensiunea găurii nu este suficient de mică, atunci imaginile punctelor luminoase ale obiectului vor crește. Ca urmare, imaginea întregului subiect va fi neclară.
Posibilitatea de a obține imagini cu găuri mici era cunoscută preoților din Egiptul Antic. Pe același principiu,
Se poate demonstra că este posibilă reducerea dimensiunii orificiului din ecran pentru a obține o imagine mai clară numai până la o anumită valoare. Reducerea suplimentară a dimensiunii găurii va duce la o deteriorare a imaginii - pierderea clarității. În acest caz, legea propagării rectilinii de lumină începe să fie încălcată. Acest lucru se datorează proprietăților undelor luminii. Cu fenomene similare, veți cunoaște gradele superioare când studiați optica fizică.
acțiunea camerei obscura (camera întunecată). Este o cutie cu o gaură mică în peretele frontal și un perete posterior translucid, pe care se proiectează imaginea obiectului iluminat (vezi figura 149). Din figură se poate observa că imaginea rezultată
În secolul al XIX-lea. Au fost create primele plăci fotografice, permițându-vă să fixați astfel de imagini și să primiți fotografii ale subiectului. Cu toate acestea, datorită cantității mici de lumină care se încadrează pe placa fotografică din camera obscura și a fotosensibilității scăzute a plăcilor fotografice, a fost necesară iluminarea obiectului fix timp de câteva ore pentru a obține o fotografie. Prin urmare, achiziționarea de fotografii cu ajutorul camerelor obscura nu a fost aplicată.
Mediul se spune că este omogen dacă proprietățile sale sunt identice în toate punctele sale.
Legea propagării luminii rectilinii. În medii transparente omogene, lumina se propagă de-a lungul liniilor drepte.
O linie dreaptă de-a lungul căreia se propagă lumina într-un mediu omogen (energia este transferată dintr-o sursă de lumină) se numește o rază de lumină.
În optica geometrică, conceptul unei surse punctuale de lumină este folosit pentru a studia legile propagării luminii. O sursă de lumină poate fi considerată o sursă de punct dacă dimensiunile sale sunt mult mai mici decât distanțele față de corpurile iluminate. Când un obiect opac este iluminat de o sursă de lumină punctuală, o zonă a umbrei este formată în spatele obiectului, în care lumina de la sursă nu intră. Dacă sursa de lumină este extinsă, zona din umbra și luteniul se află în spatele obiectului.
Legea propagării rectilinii a luminii face posibilă explicarea naturii eclipselor lunare și solare. În ceea ce privește propagarea rectilinie a luminii, se bazează pe obținerea de imagini ale obiectelor utilizând mici deschideri în ecrane opace.