Видимый свет – это электромагнитное излучение определенного, довольно узкого диапазона длин волн, 0.4 – 0.8мкм. Такое излучение обладает рядом важных особенностей. Рассмотрим одну из этих особенностей – прямолинейное распространение света.
Тени, точно повторяющие формы границ освещенного объекта возможны только в случае, если свет распространяется прямолинейно. Если бы свет распространялся по кривым – границы тени искажали бы формы освещенных предметов.
Полутень
Если присмотреться к границе тени в приведенном опыте, можно обнаружить, что эта граница все-таки имеет некоторую «ширину». Освещенность на границе падает не сразу, а на протяжении некоторого небольшого расстояния. Зона, в которой освещенность имеет промежуточное значение, называется полутенью.
Можно подумать, что в случае полутени закон прямолинейного распространения света не действует. Однако, это не так.
Все дело в том, что реальные источники света имеют конечный, и нередко, довольно большой размер. Они содержат не одну, а множество точек, излучающих свет. В результате существует три вида областей:
- неосвещенные;
- освещенные всеми излучающими точками;
- освещенные частью излучающих точек.
Последняя область и есть полутень. Построив ход лучей, можно видеть, что закон прямолинейного распространения хорошо объясняет существование полутени.
Свойство прямолинейного распространения света было использовано в качестве доказательства шарообразности Земли еще в античности. При лунных затмениях тень Земли, надвигающаяся на Луну, имеет очертания круга. Это возможно только при шарообразности Земли.
Роль среды распространения
Распространение света зависит от свойств среды, в которой это происходит. Во-первых, разные среды по-разному проводят свет. Наиболее прозрачным является вакуум, менее прозрачны газы и жидкости, твердые вещества, как правило, непрозрачны.
Во-вторых, и это гораздо важнее, среда может искривлять лучи света, если она будет неоднородной. Например, когда воздух у поверхности земли перегрет, а вверху прохладен – появляются миражи выше или ниже горизонта. Примеры нижних миражей можно легко наблюдать даже в средней полосе, летом на горячем асфальте видны «лужи» – это лучи неба, искаженные в неоднородной воздушной среде.
Что мы узнали?
В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательством прямолинейности распространения света является существование теней и полутеней. В неоднородной среде лучи света могут искривляться.
