Закон прямолинейного распространения света в физике - формулы и определения с примерами

Содержание:

Закон прямолинейного распространения света:

Когда вы играете в прятки или пускаете «солнечных зайчиков», то, не подозревая того, пользуетесь законом прямолинейного распространения света. Выясним, в чем заключается этот закон и какие явления он объясняет.

Различия пучка света и светового луча

Для наблюдения световых пучков нам не нужно никакого специального оборудования (рис. 3.12).

Достаточно, например, неплотно сдвинуть в комнате шторы в ясный солнечный день, открыть дверь из освещенной комнаты в темный коридор, или включить в темноте фонарик.

Пучки света в первом случае проходят в комнату сквозь щель между шторами, во втором — падают на пол через дверной проем; в последнем случае свет от лампочки в определенном направлении направляется рефлектором фонарика. Пучки света в каждом из этих случаев образовывают яркие световые пятна на освещаемых ими предметах.

В реальной жизни мы имеем дело только с пучками света, хотя, согласитесь, нам привычнее говорить: луч солнца, луч прожектора, зеленый луч и т. п.

На самом деле, с точки зрения физики, правильно было бы говорить: пучок солнечных лучей, пучок зеленых лучей и т. д. А вот для схематического изображения световых пучков используют световые лучи (рис. 3.13).

Что такое световой луч

Световой луч — это линия, указывающая направление распространения светового пучка.

Итак, вы теперь знаете, что, когда дальше в тексте будут встречаться фразы наподобие «луч света падает*, «преломление луча* и т. п., следует иметь в виду, что речь идет о пучке света, направление которого задано этим лучом.
 

Прямолинейность распространения света

Проведем опыт. Расположим последовательно источник света, несколько листов картона с круглыми отверстиями (диаметром приблизительно 5 мм) и экран. Разместим листы картона таким образом, чтобы на экране появилось световое пятно (рис. 3.14). Если теперь взять, например, спицу и протянуть ее сквозь отверстия, то спица легко пройдет сквозь них, т. е. окажется, что отверстия расположены на одной прямой.

Этот опыт демонстрирует собой закон прямолинейного распространения света, установленный в глубокой древности. О нем свыше 2500 лет тому писал древнегреческий ученый Эвклид. Кстати, в геометрии понятия луча и прямой линии возникли на основе представления о световых лучах.

Закон прямолинейного распространения света: в прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Полная тень и полутень

Прямолинейностью распространения света можно объяснить тот факт, что любое непрозрачное тело, освещенное источником света, отбрасывает тень (рис. 3.15).

Если источник света относительно предмета является точечным, то тень от предмета будет четкой. В этом случае говорят о полной тени (рис. 3.16).

Полная тень — это та область пространства, в которую не попадает свет от источника света.

• Заказать решение задач по физике

Если тело освещено несколькими точечными источниками света или протяженным источником, то на экране образуется тень с нечеткими контурами. В таком случае создается не только полная тень, а еще и полутень (рис. 3.17).

Полутень — это область пространства, освещенная некоторыми из нескольких имеющихся точечных источников света или частью протяженного источника.

Образование полной тени и полутени в космических масштабах мы наблюдаем во время лунного (рис. 3.18) и солнечного (рис. 3.19) затмений. В тех местах Земли, на которые упала полная тень Луны, наблюдается полное солнечное затмение, в местах полутени — частичное затмение Солнца.

Итоги:

В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Линия, указывающая направление распространения светового пучка, называется световым лучом.

В результате того, что свет распространяется прямолинейно, непрозрачные тела отбрасывают тень (полную тень и полутень). Полная тень — область пространства, в которую не попадает свет от источника (источников) света. Полутень — это область пространства, освещенная некоторыми из нескольких имеющихся точечных источников света или частью протяженного источника.

Во время солнечных и месячных затмений мы наблюдаем образование тени и полутени в космических масштабах.