7. 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.

Учимся различать пучок света и световой луч

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.

Рис. 3. 12. В пасмурные дни сквозь разрывы туч пробиваются пучки солнечного света

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).

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.

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.

Рис. 3. 13.  Схематическое изображение световых пучков с помощью световых лучей: а —  парал­лельный световой пучок; б —  расходящийся световой пучок; в —  сходящийся световой пучок

Рис. 3.14. Опыт, демонстрирующий прямолинейное распространение света

8. Убеждаемся в прямолинейности 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.

Рис. 3.15. Принцип действия сол­нечных часов базируется на том, что тень от вертикально распо­ложенного объекта, освещенного солнцем, изменяет свою длину и расположение в течение дня

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

Рис. 3.16  Образование полной тени O₁  от предмета О, освещенного точечным источником света S