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

Все окружающее нас пространство заполнено световыми лучами, которые излучаются Солнцем, Луной, земными источниками света¹. Эти световые лучи, отражаясь от различных предметов, несут информацию о них: о расположении, форме, цвете. Глаз человека представляет собой оптический прибор, который регистрирует эти лучи. Кроме того, человек обладает сложной системой анализа этих лучей: анализируя световые лучи, отраженные предметами, мы можем понять, где расположен предмет, сравнивая лучи, отраженные разными точками предмета, — его форму, измеряя длину волны отраженных лучей (а глаз может ее измерять), — цвет предмета. Таким образом зрение — это регистрация и анализ световых лучей отраженных от предмета.

Вернемся к геометрической оптике. В ее основе лежат три закона распространения света: закон прямолинейного распространения света; закон отражения света и закон преломления света.

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что в однородной среде (т.е. такой, свойства которой не меняются от точки к точке) свет распространяется прямолинейно. Экспериментальным доказательством закона прямолинейного распространения света могут служить резкие тени, отбрасываемые непрозрачными телами при освещении светом источника достаточно малых размеров («точечный источник»). Другим доказательством может служить известный опыт по прохождению света далекого источника сквозь небольшое отверстие, в результате чего образуется узкий световой пучок с «резкой» границей. Конечно, закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны. В этом случае лучи начинают расходиться от отверстия благодаря дифракции, которая и определяет, таким образом, границы применимости геометрической оптики. В предельном случае → 0 геометрическая оптика становится точной наукой.

Среди окружающих нас тел существуют прозрачные (в которых может распространяться свет) и непрозрачные (в которых свет распространяться не может) тела. При этом, как показывает опыт, от границы прозрачного и непрозрачного тела свет отражается.

¹ Иногда школьники пугаются этого утверждения и задают глупый вопрос — а если этих лучей не будет, глазу нечего будет регистрировать, и что, мы ничего не будем видеть? Конечно, не будем, ведь отсутствие световых лучей наши глаза воспринимают как темноту, в которой, как все мы знаем, мы ничего не видим.