5. Луч света. Точечный источник света

Если между глазом и источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света видно не будет. Объяснить это можно тем, что свет распространяется прямолинейно в однородной среде.

Опыт 1.

Прямолинейное распространение света позволяет при помощи вех (шестов) устанавливать прямолинейные границы земельных участков, прокладывать прямолинейные лесные просеки, линии железных дорог, автострад, взлетные дорожки на аэродромах, этим явлением пользуются при измерении расстояний на море и в воздухе

Линия, вдоль которой распространяется световая энергия от источника света, называется лучом света.

На геометрическом языке « луч» - это полупрямая, имеющая началом геометрическую точку.

Всякий источник света имеет размеры, но если эти размеры, ничтожно малы по сравнению с расстоянием от источника света до наблюдателя, то размерами источника можно пренебречь и принять его за точку.

Глядя на небо в темную ночь, мы видим множество звезд, и любая звезда кажется нам в виде точечного источника света. Если смотреть на звезды в телескоп с увеличением в тысячи и десятки тысяч раз, то никакая звезда не покажется увеличенной, потому, что очень велики расстояния от нас до звезд по сравнению с размерами самих звезд.

Звезды – это наглядные примеры точечных источников света. С небольшой погрешностью можно считать точечным источником света раскаленный металлический шарик диаметром 1см на расстоянии большем 34м.

Понятиями « луч света» и « точечный источник света» пользуются для графического изображения на чертежах световых явлений, наблюдаемых в природе и опытах. Способ использования этих понятий прост и удобен для геометрического построения изображений в оптических приборах.

6. Световые пучки.

Свет от источника распространяется в пространстве по всем направлениям. При изучении световых явлений, при конструировании различных оптических приборов, а также при использовании световой энергии в практических целях необходимо, чтобы свет распространялся в ограниченном, заданном направлении. Ограничение осуществляется при помощи отверстий в непрозрачном экране или же при помощи различного рода зеркал и стекол, помещенных в оправу. Такие устройства называются диафрагмами. Размеры диафрагм могут быть весьма различными: от величины прокола диаметром 0,2мм до размеров рамы в окне или стекла в витрине магазина, а в природе даже до величины разрыва в облаках. Живыми диафрагмами с изменяющимися размерами являются зрачки глаза.

При помощи диафрагм образуются так называемые световые пучки. Наглядное представление о световых пучках можно получить из опыта. На рисунке изображен полый непрозрачный шар, внутри которого находится весьма малый, но яркий источник света S. На поверхности шара несколько круглых отверстий - диафрагм - различных размеров. В темной комнате видно как из отверстий расходятся конусообразные пучки света.

Хорошо известны световые пучки от карманного фонарика, проектора киноаппарата во время киносеанса, прожектора маяка. Грандиозные пучки солнечного света образуют разрывы в облаках.

При помощи зеркал различной формы и линз образуются световые пучки сложных видов. Позднее мы вернемся к получению таких пучков света, имеющих большое практическое значение в оптике.

Всякий световой пучок можно изобразить графически в виде множества лучей с началом в точке S. Для упрощения удобно на чертеже изображать световой пучок в виде трех лучей. Два луча SA и SB ограничивают пучок, третий луч SO - ось светового пучка. По осевому лучу судят о заданном направлении пучка, а по углу между лучами, ограничивающими пучок, - о расходимости пучка.

Для изучения многих световых явлений при помощи оптических приборов пользуются световыми пучками с очень малой расходимостью, считая их пучками параллельных лучей.

Если несколько земных наблюдателей смотрят одновременно на одну и ту же звезду, то любые расстояния между наблюдателями настолько ничтожно малы по сравнению с расстоянием до звезды, что пучки лучей, входящие в глаза наблюдателей, также считаются параллельными. Этот факт позволяет при наблюдениях звездного неба применять способ указывания на небосводе нужной звезды при помощи, так называемей звездной указки. Достаточно руководителю навести на звезду одну из реек указки, как все остальные наблюдатели, смотрящие вдоль других реек параллельных рейке в руках руководителя, увидят ту же самую звезду.