Це твердження називають законом прямолінійного распростране-ня світла. Вперше його сформулював ще Евклід за 300 років до н. е. в сво-їй роботі «Оптика».
Вузький пучок світла стає видно при наявності в повітрі пилу
Промінь світла можна побачити. Для цього зробимо невеликий отвір в шторі затемненої кімнати. Тоді на протидії положную стіні утворюється маленьке світла пляма. Якщо повітря в кімнаті чис-тий, то між шторою і стіною нічого не видно. Але якщо в повітрі багато пилу, то стає видно, що світиться стовпчик - вузький пучок світла, що йде з отвору в шторі (рис. 144). Такий пучок світла з-зображують у вигляді набору променів, заповнюю-щих область, в якій поширюється світло. Зазвичай на цих прямих ставлять стрілки, щоб показати напрямок рас-рення світла.
Якщо площа поперечного перерізу све-тового пучка збільшується в напрямку
поширення світла, то такий пучок називають розбіжним (рис. 145, а), якщо зменшується - сходящимся (рис. 145, б), якщо площа поперечного перерізу пучка не змінюється - паралельним (рис. 145, в).
1 розходиться (а), що сходиться (б) і паралельний (в) пучки світла
Близьким до паралельного є вузький пучок світла від лазерної указки. Практично паралельним є пучок світла, що виходить з невеликої-го отвору в непрозорому екрані, якщо його висвітлює досить віддалений-ний джерело світла, наприклад Сонце.
У геометричній оптиці для вивчення законів поширення світла використовують поняття точкового джерела світла - точкового тіла, іспус-розкаювана світло.
Джерело світла можна вважати точковим, якщо його розміри ба га менше відстаней до освітлюваних тел.
Точкове джерело світла є зручною для променевої оптики моді-ллю. Наочне уявлення про таке джерело дає, наприклад, дуже яр-кая віддалена від Землі зірка. Розміри цього кулі, що світиться багато мен-ше відстані до нього. Прийнято вважати, що точкове джерело світла через лучает світло у всіх напрямках.
Прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі призводить до утворення тіней від непрозорих предметів. На рис. 146, а показано
освіту тіні на екрані Е від кульки 1, що освітлюється точковим ис-точником світла 5. Для знаходження області тіні від цього джерела до екрану проводять промені, що стосують-ся поверхні кульки (на малюнку зображені два таких променя).
Схеми місячного (а) і сонячного (б) затемнень
Якщо непрозорий кулька ос-ветіть протяжним джерелом, наприклад кулястої матовою лампою Л певних розмірів (рис. 146, б), то на екрані буде на-спостерігатися як область тіні А, так і область півтіні В. Напівтінь про-
разуется через те, що в цю область екрану світло потрапляє не від усього источ-ника, а тільки від деяких його частин.
Закон прямолінійного поширення світла дозволяє пояснити природу місячних і сонячних затемнень (рис. 147). Місячні затемнення наблю-даються, коли Місяць заходить в тінь Землі. При сонячних затемнення Місяць, навпаки, розташовується між Сонцем і Землею так, що тінь від неї пада-ет на земну поверхню. У цьому місці на Землі стає видно, як Лу-на перекриває сонячний диск.
З огляду на розміри Місяця, Землі і Сонця, знаючи радіуси земної і місячної орбіт і закони руху планет, можна передбачити, коли настануть в дан-ном місці на Землі затемнення Місяця або Сонця. З:
На закінчення розглянемо, як можна використовувати прямолінійність поширення світла для отримання зображень предметів. Нам пона-добятся точкове джерело світла і непрозорий екран з маленьким від-отвором. Розглянемо рис. 148. На ньому зображено, як виходить кругле світле плямочка СD на екрані Е, коли пучок світла від світиться точки 5 проходить через маленьке круглий отвір АВ в непрозорому екрані Ег Часто це плямочка називають зображенням світиться точки. Зрозуміло, що діаметр ф зображення залежить від діаметра dотверстія
Відмінності в розмірах Землі і Місяця, а також в швидкостях їх руху відноси-кові Сонця призводять до того, що тривалість повного сонячного затьмарити-ний не може перевищувати декількох хвилин. Повні місячні затемнення можуть тривати більше 30 хвилин. Місячні затемнення спостерігаються в одному і тому ж місці на Землі значно частіше, ніж сонячні. Останні трапляються в одному і тому ж місці на Землі приблизно раз в 200-300 років. Спостереження місячних затемнень дозволило Арістотелем ще в IV ст. до н. е. зробити висновок про те, що Земля має форму кулі.
Отримання зображення світиться точки за допомогою екрану 3, з маленьким отвором
Припустимо, нам потрібно отримати зображення світиться або ос-освітленні предмета визначено-них розмірів. Помістимо його перед отвором в екрані (рис. 149). Те гда кожна освітлена точка цього предмета дасть своє зображення у вигляді маленького світлого плямочки. При цьому зображення всього предмета буде складатися з таких цяток. Можна підібрати розмір отвору і відстані а і Ь так, щоб п'ят-нишком склалися в досить чітке зображення предмета. Якщо ж розмір отвору виявиться недостатньо малий, то зображення світять-ся точок предмета збільшаться. В результаті зображення всього предмета буде розмитим.
Можливість отримання зображень за допомогою малих отворів б-ла відома ще жерцям Стародавнього Єгипту. На цьому ж принципі засновано
Можна показати, що зменшувати розмір отвору в екрані для отримання більш чіткого зображення можна тільки до певної величини. Подальше зменшення розмірів отвору призведе до погіршення зображення - втрати чіткості. В цьому випадку почне порушуватися закон прямолінійного поширеною-ня світла. Це пов'язано з хвильовими властивостями світла. З подібними явища-ми ви познайомитеся в старших класах при вивченні фізичної оптики.
дію камери-обскури (темної кімнати). Вона являє собою ящик з малим отвором в передній стінці і напівпрозорої задньою стінкою, на яку проектується зображення освітленого предмета (див. Рис. 149). З малюнка видно, що отримується при цьому зображення
У XIX ст. були створені перші фотопластинки, що дозволяють фіксовані-вать подібні й одержання знімків предмета. Однак через малу кількість світла, що потрапляє на фотопластинку в камері-обскура, і низькою світлочутливості фотопластинок для отримання фотогра-фії було потрібно висвітлювати нерухомий предмет кілька годин поспіль. Тому отримання фотографій за допомогою камер-обскура не отримало застосування.
Середу називають однорідною, якщо її властивості однакові у всіх її точках.
Закон прямолінійного поширення світла. У прозорих однорідних середовищах світло поширюється по прямих лініях.
Пряму лінію, уздовж якої в однорідному середовищі поширенням рюється світло (передається енергія від джерела світла), називають променем світла.
У геометричній оптиці для вивчення законів распростране-ня світла використовують поняття точкового джерела света.Істочнік світла можна вважати точковим, якщо його розміри багато менше відстаней до освітлюваних тел. При висвітленні непрозорого предмета точковим источни-ком світла за предметом утворюється область тіні, у якому не потрапляє світло від джерела. Якщо ж джерело світла є протяжним, то за предметом утворюються області тіні і по-лутені.
Закон прямолінійного поширення світла дозволяє об'єк-яснити природу місячних і сонячних затемнень. На прямол-лінійне поширення світла грунтується отримання зображення-ний предметів за допомогою малих отворів в непрозорих екранах.