Законы геометрической оптики. принцип Ферма. Закон прямолинейного распространения света: Часть 3

Видео

Конспект

Закон прямолинейного распространения света можно рассматривать как следствие из принципа Ферма: в однородной изотропной среде свет распространяется с постоянной скоростью, поэтому минимальность времени требует минимальность расстояния. Кратчайшим расстоянием между двумя точками является прямая.

Подтверждением этого закона является наличие тени с резкими границами от непрозрачных предметов. Однако, тщательные эксперименты показали, что этот закон нарушается, если свет проходит через очень малые отверстия, при этом отклонение тем больше, чем больше, чем меньше отверстия.

Тень - область пространства, куда свет от источника не попадает.

1.2 Построение тени при освещении предмета точечным источником:

Если источник является протяженным или точечных источников несколько, то может возникать полутень.

Полутень - область пространства, куда свет от источника(-ов) попадает лишь частично.

Для нахождения областей тени и полутени используем крайние лучи:

Примеры:

1.3 1.4 Ещё одним следствием прямолинейного распространения света является солнечное затмение. Мы наблюдаем с Земли, как Луна закрывает собой Солнце. Наблюдатель, находящийся внутри конуса лунной тени, увидит диск Солнца полностью закрытым. Для него затмение будет полным. А люди, находящиеся в области полутени, увидят это затмение как частичное.

1.5 Лунное затмение - затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус тени от Земли.

1.6 Фазы луны также возникают благодаря прямолинейному распространению света. При изменении фазы луны меняется величина видимой нами части освещенной поверхности Луны.

1.7 1.8 Камера обскура - простейшее техническое устройство, позволяющее получать изображения предметов. Она представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном на противоположной стене. Лучи света, проходя сквозь малое отверстие создают перевёрнутое изображение на экране. Чтобы увеличить чёткость изображения, получаемого на экране необходимо уменьшать отверстие. Но при слишком сильном уменьшении отверстия начинают сказываться эффекты дифракции света на отверстии и изображение становится менее резким.

1.9

Проверка понимания 1

Какое утверждение соответствует закону прямолинейного распространения света?

A. В однородной изотропной среде свет распространяется по прямой.

B. Свет всегда огибает препятствия.

C. Скорость света в среде зависит от направления.

D. Свет распространяется только в вакууме.

Проверка понимания 2

Почему при слишком сильном уменьшении отверстия в камере-обскуре изображение становится менее резким?

A. Из-за отражения света от стенок ящика.

B. Из-за преломления света на краях отверстия.

C. Из-за дифракции света на отверстии.

D. Из-за интерференции света в отверстии.