ГЛАВА 33. СВЕТОВЫЕ ЛУЧИ. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. ЗАКОНЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, ОТРАЖЕНИЯ И ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА

Оптикой называется раздел физики, в котором изучаются свойства и природа света, а также законы его распространения в вакууме и в веществе. В двух предыдущих главах мы познакомились с природой света, который представляет собой электромагнитную волну, т.е. колебания электрического и магнитного полей в каждой точке пространства с частотой 4,3·10¹⁴ — 7,7·10¹⁴ Гц (или длин волн 760 — 390 нм). Для света наблюдаются характерные волновые явления — интерференция и дифракция. Рассмотрение света с позиций его волновых свойств называется волновой оптикой.

Однако тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света. В этом случае фронт волны в каждом небольшом участке пространства можно рассматривать как плоскую поверхность и говорить о распространении света в направлении, перпендикулярном волновому фронту. Линия, касательная к которой совпадает с направлением волны в каждой точке, называется световым лучом. Рассмотрение света как совокупности световых лучей, которые в однородной среде являются прямыми, называется геометрической оптикой.

В конце XIX — начале XX вв. были обнаружены ряд явлений — излучение абсолютно черного тела, фотоэффект, эффект Комптона, в которых вел себя как поток частиц — корпускул. Такой подход, в котором взаимодействие света с веществом рассматривается в рамках корпускулярных представлений, называется квантовой оптикой. В школьном курсе физики элементы квантовой оптики рассматриваются при описании фотоэффекта.

Прежде чем рассматривать законы геометрической оптики скажем два слова о человеческом зрении, поскольку для более точного понимания законов оптики необходимо знать, как мы видим.