§ 26. Понятия и законы геометрической оптики

Основные понятия

1. Напомним, что тело, излучающее свет, называют источником света. Существуют естественные и искусственные источники света. Они в свою очередь делятся на тепловые, люминесцентные и источники отражённого света. К тепловым источникам света относятся любые нагретые до температуры свечения тела: естественные тепловые источники — Солнце, звёзды, магма вулкана и пр.; искусственные тепловые источники — лампа накаливания, пламя костра и пр. Люминесцентные или холодные естественные источники излучают свет в результате определённых химических реакций, например в результате реакции гниения дерева или животных, искусственные — в результате ударов электронов в лампе дневного света о люминофор. Отражённым светом светятся все тела, которые сами свет не излучают.

Современные источники света (лазеры, светодиоды) имеют сложный механизм излучения, о чём вы узнаете позже.

При построении изображений в разных оптических приборах пользуются понятием точечного источника света.

Точечным источником света называют источник, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до оптического прибора или до экрана.

Свет, излучаемый источником, например лампой накаливания, распространяется во все стороны. Используя различные диафрагмы, можно выделять световые пучки определённой формы: параллельные, сходящиеся и расходящиеся.

Световые пучки ограничены световыми лучами — линиями, которые указывают направление распространения света.

Закон прямолинейного распространения света

2. Согласно закону прямолинейного распространения света:

свет в однородной среде распространяется прямолинейно.

Именно прямолинейное распространение света позволяет объяснить образование тени и полутени от тел, на которые падает свет. Если источник света является точечным, то на экране наблюдается чёткая тень предмета (область, в которую свет от источника не попадает). Если источник не является точечным, то на экране появляются области тени и полутени (область, в которую попадает свет от некоторых участков источника).

Закон прямолинейного распространения света, как и любой физический закон, имеет границы применимости. Он справедлив в том случае, если отверстие, которое выделяет световой пучок, или преграда, его ограничивающая, имеет размеры, много большие длины световой волны.

Закон отражения света

3. При падении на границу раздела двух сред свет частично отражается, частично преломляется и частично поглощается второй средой. На рисунке 95 луч АО — падающий луч, ОВ — отражённый луч, ОС — преломлённый луч, угол α — угол падения, угол β — угол отражения, угол γ — угол преломления. Экспериментально полученный закон отражения света формулируется так:

угол отражения равен углу падания; падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, проведённый к отражающей поверхности в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Рис. 95

Выведем закон отражения света из принципа, описывающего поведение волн, выдвинутого Гюйгенсом. Согласно принципу Гюйгенса:

каждая точка среды, до которой дошла волна, становится источником вторичных волн.

Продолжение >>>