Прямолинейное распространение света
Геометри́ческая о́птика — раздел физики, изучающий законы распространения света без учёта его волновых свойств, на основе следующих допущений о световых лучах:
- Прямолинейность распространения света в однородной среде.
- Независимость распространения световых лучей.
Световой луч — линия, вдоль которой распространяется энергия световых электромагнитных волн.
Тень является одним из доказательств прямолинейного распространения света при освещении предмета его точечным источником. Если бы лучи распространялись не прямолинейно, а, например, огибали предмет, тень могла бы не образоваться.
Полутень — слабо освещенное пространство между областями полной тени и полного света. Область пространства, в которую свет попадает частично. В оптике рассматривается тот случай, когда полутень образуется за непрозрачным телом при освещении его источником света, размеры которого сравнимы как с размерами тела, так и с расстоянием между источником и телом. Полутень представляет собой периферию (внешнюю часть) затемненной области. В области полутени видна только часть источника света. Этим она отличается как от полной тени, в которой источник совсем не виден, и от полного света: откуда он виден полностью.
Принцип Гюйгенса — Френеля
Принцип Гюйгенса — Френеля — основной постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности, световых[1].
Принцип Гюйгенса-Френеля является развитием принципа, который ввёл Христиан Гюйгенс: каждая точка фронта (поверхности, достигнутой волной) является вторичным (то есть новым) источником сферических волн. Огибающая фронтов волн всех вторичных источников становится фронтом волны в следующий момент времени.
Принцип Гюйгенса в таком виде объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может достаточно полно, а тем более количественно, объяснить явление дифракции. Френель дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе принципа Гюйгенса — Френеля и дифракционные явления.
Принцип Гюйгенса — Френеля формулируется следующим образом:
|
Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн. |
Фронтом волны точечного источника в однородном изотропном пространстве является сфера. Амплитуда возмущения во всех точках сферического фронта волны, распространяющейся от точечного источника, одинакова.