Заломлення світла. Кольори.

Заломлення світла

Чи звертали ви увагу, що стирчать з води предмети здаються наче трохи переламаними на кордоні між водою і повітрям? Підводна травинка, зростаючий з дна водойми, ніби як трохи відхиляється, потрапляючи на відкрите повітря.

Приблизно те саме відбувається і з ложкою в склянці води. Насправді предмети залишаються такими ж рівними, як і були, просто відбувається заломлення при поширенні світла, від чого і виникають ці зорові ефекти.

Заломлення світла — це явище зміни напрямку руху світлового променя при переході з одного середовища в іншу. Різні середовища, що пропускають світло, мають різну оптичну щільність. Швидкість світла в них різна. Чим більше оптична щільність середовища, тим менше в ній швидкість світла, і тим сильніше вона буде заломлювати світло, що потрапляє ззовні. Як же конкретно відбувається заломлення світла?

Як відбувається заломлення світла?
Припустимо, що з повітря на поверхню води падає пучок світла. Якщо провести перпендикуляр до поверхні води і виміряти кут падіння, то з’ясується, що кут променя після потрапляння у воду змінився, він став менше. Те ж саме відбудеться у разі попадання променя з повітря в скло.

Кут, який утворює падаючий промінь до проведеного до кордону двох середовищ перпендикуляру після потрапляння в другу середу, називається кутом заломлення. Дослідним шляхом встановлено, що якщо світло падає із середовища оптично менш щільною в більш щільну, то кут падіння буде більше кута заломлення.

Якщо ж навпаки — оптична щільність першого середовища більше оптичної щільності речовини другого середовища, то кут падіння буде менше кута заломлення. При зміні кута падіння кут заломлення буде також змінюватися. Однак відношення цих кутів не залишається постійним. А ось ставлення синусів цих кутів — це постійна величина. Таким чином, можна записати:

sinα/sinγ = n,

де α — кут падіння, γ — кут заломлення, n — постійна величина для двох конкретних середовищ, яка не залежить від кута падіння.

Закон заломлення світла
Закон заломлення світла звучить наступним чином: падаючий і заломлений промінь лежать в одній площині, причому відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення — величина постійна для двох середовищ.

Внаслідок заломлення світла об’єкти на дні водойми здаються ближче, ніж вони є насправді, зірки на небосхилі здаються вище, ніж вони є насправді.

Закони відбиття і заломлення світла обумовлюють багато явищ у нашому житті. Саме завдяки їм ми бачимо світ таким, який він є.

Явища, пов'язані із заломленням світла

Міраж

Деякі види міражів. З більшого різноманіття міражів виділимо декілька видів: “озерні” міражі, звані також нижніми міражами, верхні міражі, подвійні і потрійні міражі, міражі наддалекого бачення.

Нижні (“озерні”) міражі виникають над сильно нагрітою поверхнею. Верхні міражі виникають, навпаки, над сильно охолодженою поверхнею, наприклад над холодною водою. Якщо нижні міражі спостерігають, як правило, в пустелях і степах, то верхні спостерігають в північних широтах.

Верхні міражі відрізняються різноманітністю. У одних випадках вони дають пряме зображення, в інших випадках в повітрі з'являється перевернене зображення. Міражі можуть бути подвійними, коли спостерігаються два зображення, просте і перевернене. Ці зображення можуть бути розділені смугою повітря (одне може опинитися над лінією горизонту, інше під нею), але можуть безпосередньо змикатися один з одним. Іноді виникає ще одне - третє зображення.

Особливо дивовижні міражі наддалекого бачення. К. Фламмарион в своїй книзі “Атмосфера” описує приклад подібного міражу: “Спираючись на свідоцтва декількох осіб, я можу повідомити про міраж, який бачили в місті Верв’ю (Бельгія) в червні 1815 р. Одного разу вранці жителі міста побачили в небі військо, і так ясно, що можна було розрізнити костюми артилеристів і навіть, наприклад, гармату із зламаним колесом, яке ось-ось відвалиться. Це було ранок битви при Ватерлоо!” Описаний міраж зображений у вигляді кольорової акварелі одним з очевидців. Відстань від Ватерлоо до Верв’ю по прямій лінії складає більш 100км. Відомі випадки, коли подібні міражі спостерігалися і на великих відстанях – до 1000км. “Летючого голландця” слід віднести саме до таких міражів.

Пояснення нижнього (“озерного”) міражу. Якщо повітря у самої поверхні землі сильно нагріте і, отже, його щільність відносно мала, то показник заломлення у поверхні буде менший, ніж у вищих повітряних шарах. Зміна показника заломлення повітря n з висотою h поблизу земної поверхні. Відповідно до встановленого правила, світлові промені поблизу поверхні землі в даному випадку згинатимуться так, щоб їх траєкторія була обернена опуклістю вниз. Світловий промінь від деякої ділянки блакитного неба потрапить в око спостерігача, випробувавши вказане викривлення. А це означає, що спостерігач побачить відповідну ділянку небозводу не над лінією горизонту, а нижче за неї. Йому здаватиметься, що він бачить воду, хоча насправді перед ним зображення блакитного неба. Якщо уявити собі, що у лінії горизонту знаходяться горби, пальми або інші об'єкти, то спостерігач побачить і їх переверненими, завдяки відміченому викривленню променів, і сприйме як віддзеркалення відповідних об'єктів в неіснуючій воді. Так виникає ілюзія, що є “озерним” міражем.

Прості верхні міражі. Можна припустити, що повітря у самої поверхні землі або води не нагріте, а, навпаки, помітно охолоджений в порівнянні з вищими повітряними шарами. Світлові промені в даному випадку згинаються так, що їх траєкторія обернена опуклістю вгору. Тому тепер спостерігач може бачити об'єкти, приховані від нього за горизонтом, причому він бачитиме їх такими, що вгорі як би висять над лінією горизонту. Тому такі міражі називають верхніми.

Верхній міраж може давати як пряме, так і перевернене зображення. Показане на малюнку пряме зображення виникає, коли показник заломлення повітря зменшується з висотою відносно поволі. При швидкому зменшенні показника заломлення утворюється перевернене зображення. У цьому можна переконається, розглянувши гіпотетичний випадок – показник заломлення на деякій висоті зменшується стрибком. Промені об'єкту, перш ніж потрапити до спостерігача випробовують повне внутрішнє віддзеркалення від межі, нижче за яку в даному випадку знаходиться щільніше повітря. Видно, що верхній міраж дає перевернене зображення об'єкту. Насправді немає стрибкоподібної межі між шарами повітря, перехід здійснюється поступово. Але якщо він здійснюється достатньо різко, то верхній міраж дасть перевернене зображення.

Подвійні і потрійні міражі. Якщо показник заломлення повітря змінюється спочатку швидко, а потім поволі, то в цьому випадку промені скривлюватимуться швидше. В результаті виникають два зображення.

Щоб зрозуміти як з'являється потрійний міраж, потрібно представити три послідовний повітряні області: перша (у самої поверхні), де показник заломлення зменшується з висотою поволі, наступна, де показник заломлення зменшується швидко, і третя область, де показник заломлення знову зменшується поволі.. Промені 1 формують нижнє зображення об'єкту, вони розповсюджуються в межах повітряної області I. Промені 2 формують перевернене зображення; потрапляю в повітряну область II, ці промені випробовують сильне викривлення. Промені 3 формують верхнє пряме зображення об'єкту.

Міраж наддалекого бачення. Природа цих міражів вивчена найменше. Ясно, що атмосфера повинна бути прозорою, вільною від водяної пари і забруднень. Але цього мало. Повинен утворитися стійкий шар охолодженого повітря на деякій висоті над поверхнею землі. Нижче і вище за цей шар повітря повинне бути теплішим. Світловий промінь, що потрапив всередину щільного холодного шару повітря, як би “замкнутим” усередині нього і розповсюджується в нім. Траєкторія весь час обернена опуклістю убік менш щільних областей повітря.

Виникнення наддалеких міражів можна пояснити розповсюдженням променів усередині “світловодів”, які іноді створює природа.

КОЛЬОРИ

Кольори - одне із властивостей матеріального світу, яке сприймається як усвідомлене зорове відчуття. Той або інший кольори «привласнюється» об'єкту людиною  у процесі їхнього зорового сприйняття. У переважній більшості випадків колірне відчуття виникає в результаті впливу на око потоків електромагнітного випромінювання з діапазону довжин хвиль, у якому по випромінюванню сприймається оком (видимий діапазон - довжини хвиль від 380 до 760 нм).

Оптична область спектра електромагнітних випромінювань складається із трьох ділянок: невидимих ультрафіолетових випромінювань (довжина хвиль 10-400 нм), видимих світлових випромінювань (довжина хвиль 400-750 нм), сприйманих оком як світло й невидимі інфрачервоні випромінювання (довжина хвиль 740 нм - 1-2 мм).

Світлові випромінювання, що впливають на око й викликають відчуття кольору, розділяють на прості (монохроматичні) і складні. Випромінювання з певною довжиною хвилі називають монохроматичним.

Дисперсія світла

Дисперсія – залежність показника переломлення речовини від довжини хвилі світла. Завдяки дисперсії біле світло розкладається в спектр при проходженні через скляну призму. Тому такий спектр називають дисперсійним.

Веселка

Веселка – це красиве небесне явище – завжди привертала увагу людини. У колишні часи, коли люди ще мало знали про навколишній світ, веселку вважали “небесним знаменням”. Так, стародавні греки думали, що веселка - це усмішка богині Іріди.

Веселка спостерігається осторонь, протилежною Сонцю, на тлі дощових хмар або дощу. Різноколірна дуга зазвичай знаходиться від спостерігача на відстані 1-2 км., а іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на тлі водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води.

Центр веселки знаходиться на продовженні прямої, що сполучає Сонце і око спостерігача, – на проти сонячній лінії. Кут між напрямом на головну веселку і проти сонячну лінією складає 41-42е.

У момент сходу сонця проти сонячна крапка знаходиться на лінії горизонту і веселка має вид півкола. У міру підняття Сонця проти сонячна крапка опускається під горизонт і розмір веселки зменшується. Вона є лише частиною кола.

Часто спостерігається побічна веселка, концентрична з першою, з кутовим радіусом біля 52е і зворотного розташування квітів.

При висоті Сонця 41е головна веселка перестає бути видимою і над горизонтом виступає лише частина побічної веселки, а при висоті Сонця більш 52е не видно і побічна веселка. Тому в середніх екваторіальних широтах це явище природи ніколи не спостерігається.

У веселки розрізняють сім основних кольорів, що плавно переходять один в іншій.

Вид дуги, яскравість квітів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок води і їх кількості. Великі краплі створюють вужчу веселку, з кольорами, що різко виділяються, малі – дугу розпливчату, бляклу і навіть білу. От чому яскрава вузька веселка видно влітку після грозового дощу, під час якого падають крупні краплі.

Вперше теорія веселки була дана в 1637 році Рене Декартом. Він пояснив веселку, як явище, пов'язане з віддзеркаленням і заломленням світла в дощових краплях.

Утворення квітів і їх послідовність були пояснені пізніше, після розгадки складної природи білого світу і його дисперсії в середовищі. Дифракційна теорія веселки розроблена Ері і Партнером.

Можна розглянути простий випадок: хай на краплі, що мають форму кулі, падає пучок паралельних сонячних променів. Промінь, падаючий на поверхню краплі, заломлюється усередині неї за законом заломлення:

n sin б=n sin в,

де n=1, n_1,33 – відповідно показники заломлення повітря і води, би – кут падіння, а в – кут заломлення світла.

Усередині краплі йде по прямий промінь АВ. У крапці У відбувається часткове заломлення світивши і часткове його віддзеркалення. Треба відмітити, що, чим менше кут падіння в крапці В, а отже і в крапці А, тим менше інтенсивність відображеного променя і тим більше інтенсивність заломленого променя.

Промінь АВ після віддзеркалення в крапці У відбувається під кутом, де також відбувається часткове віддзеркалення і часткове заломлення світла. Заломлений промінь виходить з краплі під кутом г, а відображений може пройти далі, в точку D і т.д. Таким чином, промінь світла в краплі зазнає багатократне віддзеркалення і заломлення. При кожному віддзеркаленні деяка частина променів світла виходить назовні і інтенсивність їх усередині краплі зменшується. Найбільш інтенсивним з променів, що виходять в повітря, є промінь, що вийшов з краплі в точці В. Але спостерігати його важко, оскільки він втрачається на тлі яскравих прямих сонячних променів. Промені ж, заломлені в крапці З, створюють в сукупності на тлі темної хмари первинну веселку, а промені, що випробовують заломлення в точці D дають вторинну веселку, яка менш інтенсивна, чим первинна.

При розгляді утворення веселки потрібно врахувати ще одне явище – неоднакове заломлення хвиль світла різної довжини, тобто світлових променів різного кольору. Це явище носить назва дисперсії. Унаслідок дисперсії кути заломлення г і кута відхилення променів І в краплі різні для променів різного забарвлення.

Найчастіше ми спостерігаємо одну веселку. Нерідкі випадки, коли на небозводі з'являються одночасно дві веселкові смуги, розташовані одна за одною; спостерігають і ще більше число небесних дуг – три, чотири і навіть п'ять одночасно. Виявляється, що веселка може виникати не тільки від прямих променів; нерідко вона з'являється і у відображених променях Сонця. Це можна бачити на березі морських заток, великих річок і озер. Три-чотири веселки – звичайні і відображені – створюють часом красиву картину. Оскільки відображені від водної поверхні промені Сонця йдуть від низу до верху, то веселка утворюється в променях, може виглядати іноді абсолютно незвично.

Не слід думати, що веселку можна спостерігати тільки вдень. Вона буває і вночі, правда, завжди слабка. Побачити таку веселку можна після нічного дощу, коли із-за хмар вигляне Місяць.

Деякій подібність веселки можна отримати на такому досвіді: Потрібно колбу, наповнену водою, освітити сонячних світлом або лампою через отвір в білій дошці. Тоді на дошці виразно стане видна веселка, причому кут розбіжності променів в порівнянні з початковим напрямом складе біля 41-42°. У природних умовах екрану немає, зображення виникає на сітківці ока, і око проектує це зображення на хмари.

Якщо веселка з'являється увечері перед заходом Сонця, то спостерігають червону веселку. У останніх п'ять або десять хвилин перед заходом всі барви веселки, окрім червоного, зникають, вона стає дуже яскравою і видимою навіть опісля десять хвилин після заходу.

Красиве видовище є веселка на росі. Її можна спостерігати при сході Сонця на траві, покритою росою. Ця веселка має форму гіперболи.

«відображення світла» і законом відбиття світла в попередній темі.

Закони відбивання та заломлення світла

Закони відбивання та заломлення світла

Більшість об'єктів, що нас оточують,— будинки, дерева, наші однокласники тощо — не є джерелами світла. Проте ми їх бачимо. 

Чому ми бачимо тіла, що не є джерелами світла ?  Ми вже знаємо, що світло в однорідному прозорому середовищі поширюється прямолінійно. Якщо ж на шляху поширення пучка світла розташоване будь-яке тіло, то світло частково відбивається від нього за певними законами. Деякі відбиті промені потрапляють у наші очі, і ми бачимо це тіло.

Установлюємо закони відбивання

Для встановлення законів відбивання світла скористаємося спеціальним приладом —оптичною шайбою. Спочатку закріпимо дзеркало в центрі оптичної шайби. Потім спрямуємо на дзеркало вузький пучок світла від освітлювача так, щоб він давав на поверхні шайби світлу смужку. Ми побачимо, що відбитий пучок також дасть на поверхні шайби світлу смужку.

 

Задамо напрямок пучка світла, який падає, променем СО. Цей промінь називаютьпадаючим променем. Промінь ОК, який задає напрямок пучка світла, що відбивається, називають відбитим променем.
  Із точки О падіння променя поставимо перпендикуляр ОВ до поверхні дзеркала, на яку падає світло. Зверніть увагу на те, що перпендикуляр ОВ, падаючий промінь СО та відбитий промінь ОК лежать у площині поверхні шайби.
Кут а, утворений падаючим променем СО і перпендикуляром ОВ, називають кутом падіння.
Кут B, утворений відбитим променем ОК і перпендикуляром ОВ, називають кутом відбивання.
Якщо виміряти кут а і кут B, то можна переконатися, що ці кути є рівними. Пересунувши джерело світла краєм диска, змінимо кут падіння світлового пучка. Відповідно зміниться й кут відбивання.

Пересуваючи джерело світла далі і вимірюючи час від часу кути падіння й відбивання світла, переконуємося: вони щоразу є рівними.

Отже, ми встановили закони відбивання світла:
  Перший закон: промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні відбивання, поставлений з точки падіння променя, лежать в одній площині.   Другий закон: кут падіння світла дорів нює куту відбивання.   Закони відбивання світла ще в III ст. до нашої ери встановив Евклід.

Демонструємо оборотність світлових променів  
За допомогою дзеркала на оптичній шайбі можна продемонструвати також оборотність світлових променів. Якщо падаючий промінь спрямувати шляхом відбитого променя, то відбитий промінь піде шляхом падаючого.

Фізика й техніка в Україні

Науково-виробниче підприємство «Карат» (Львів) Є провідним в Україні спеціалізованим підприємством у галузі матеріалів для електроніки. Координує основні напрямки розвитку галузі й веде ряд важливих державних науково-технічних програм.
НВП «Карат» — підприємство з повністю закінченим циклом «пошук — дослідження — розроблення — серійне виробництво», що володіє технологіями виробництва матеріалів і пристроїв для оптоелектроніки, квантової електроніки та оптики, акусто-, магніто- та кріоелектроніки, керамічних матеріалів електронної техніки, різноманітних технологічних матеріалів; фундаментальних фізико-хімічних досліджень; випробування тестування й сертифікації матеріалів в акредитованій Держстан дартом України лабораторії.

 ПЛОСКЕ ДЗЕРКАЛО.
          ДЗЕРКАЛЬНЕ І РОЗСІЯНЕ ВІДБИВАННЯ СВІТЛА

 Розгляньмо, як утворюється зображення в плоскому дзеркалі.
  Нехай із точкового джерела світла S на поверхню плоского дзеркала падає розбіжний пучок світла. Із множини променів, що падають, виділимо промені SО, SА, SВ

.
  Користуючись законами відбивання світла, побудуємо відбиті промені ОО₁, АА₁, ВВ₁ . Ці промені підуть розбіжним пучком. Якщо продовжити їх у протилежному напрямку, за дзеркало, усі вони перетнуться в одній точці — S₁, що розташована за дзеркалом.
  Нам буде здаватися, що ці промені виходять із точки S₁, хоча в дійсності ніякого джерела світла в точці S₁ не існує. Тому точку S₁ називають уявним зображенням точки S. Плоске дзеркало завжди дає уявне зображення. (Дійсне зображення можна одержати, наприклад, за допомогою збиральної лінзи, з якою ви познайомитеся трохи згодом, або малого отвору.)

Вивчаємо зображення в плоскому дзеркалі
  Проведемо дослід, за допомогою якого з'ясуємо, як розташовані предмет і його зображення відносно дзеркала. Нехай у ролі дзеркала буде плоске скло, закріплене вертикально. З одного боку скла встановимо палаючу свічку (у склі з'явиться її зображення), а з другого — точно таку саму, але не запалену. Пересуваючи незапалену свічку, знайдемо таке її розташування, що ця свічка, якщо дивитися на неї крізь скло, здаватиметься палаючою . У цьому випадку незапалена свічка виявиться в місці, де спостерігається зображення в склі запаленої свічки.

Схематично зобразимо на папері місце розташування скла (пряма MN), запаленої та незапаленої свічок: S — запалена свічка, S1— незапалена свічка (точка S₁ у нашому випадку показує також місце розташування зображення запаленої свічки). Якщо тепер сполучити точки S і S₁ та провести необхідні вимірювання, то переконаємося, що пряма MN є перпендикулярною до відрізка SS₁, а довжина відрізка SО дорівнює довжині відрізка S₁О.

  Завдяки описаному досліду (а також безлічі інших, спрямованих на вивчення процесу відбивання світла) можна встановити загальні характеристики зображень у плоских дзеркалах:
1) плоске дзеркало дає уявне зображення предмета;
2) зображення предмета в плоскому дзеркалі дорівнює за розміром самому предмету й розташоване на тій самій відстані від дзеркала, що й предмет;
3) пряма, яка сполучає точку на предметі з відповідною їй точкою на зображенні предмета в дзеркалі, є перпендикулярною до поверхні дзеркала.

  3. Розрізняємо дзеркальне і розсіяне відбивання світла
  Увечері, коли в кімнаті горить світло, ми можемо бачити своє зображення у віконному склі. Але зображення зникає, якщо зсунути штори: дивлячись на тканину, ми свого зображення не побачимо. То чим у цьому випадку відрізняється штора від скла і чому в ній не можна побачити свого зображення?
  Відповідь на ці запитання пов'язана щонайменше з двома фізичними явищами. Перше з них — відбивання світла. Щоб з'явилося зображення, світло має відбитися від поверхнідзеркально. Після дзеркального відбивання світла, що надходить від точкового джерела S, продовження відбитих променів зберуться в одній точці S₁, яка й буде зображенням точки S (рис. 3.26, а). Такий вид відбивання можливий не від усіх поверхонь, а тільки від дуже гладеньких. Така поверхня відбивання називається дзеркальною (рис. 3.26, б, в). Крім звичайного дзеркала, прикладами дзеркальних поверхонь є скло автомобілів, вітрин магазинів, поліровані меблі, ложки та леза ножів з іржестійкої сталі, спокійна поверхня води .

Дзеркальне відбивання світла — відбивання світла від гладенької поверхні 

Розсіяне відбивання світла — відбивання світла від нерівної, шорсткої поверхні

Якщо світло відбивається від нерівної, шорсткої поверхні, то таке відбивання називаютьрозсіяним. У цьому випадку відбиті промені ніколи не зійдуться в одній точці й ніколи не зійдуться в одній точці їх продовження (рис. 3.27, а). Таким чином, у такій поверхні не можна отримати зображення. Прикладів поверхонь, що розсіюють світло, зрозуміло, набагато більше, ніж дзеркальних. Це і бетонна стіна, і стовбур дерева, і асфальтоване шосе. Навіть деякі гладенькі на дотик поверхні, наприклад шматок пластику або обкладинка книги (рис. 3.27, б, в), для світла є недостатньо гладенькими, шорсткими — світло відбивається від таких поверхонь розсіяно.
  Друге фізичне явище, що впливає на можливість бачити зображення предметів за допомогою будь-яких фізичних тіл,— це поглинання світла. Виявляється, світло може не тільки відбиватися від фізичних тіл, але й поглинатися ними. Найкращий відбивач світла — дзеркало: воно відбиває більш ніж 90 % світла, що падає на нього. Добрими відбивачами є також тіла білого кольору. Саме тому сонячного зимового дня, коли все навколо біле від снігу, ми мружимося, захищаючи очі від яскравого світла. А от чорна поверхня поглинає практично все світло, і, наприклад, на чорний оксамит можна дивитися не мружачись навіть тоді, коли освітлення є дуже яскравим.
  Білий аркуш добре відбиває світло, але ми не бачимо в ньому свого зображення, тому що поверхня паперу шорстка, отже, в цьому разі маємо справу з розсіяним відбиванням світла. А от поверхня чорного автомобіля в основному поглинає світло, але деяку його частину відбиває, причому дзеркально, бо поверхня автомобіля полірована, тобто досить гладенька. Саме тому ми можемо бачити своє зображення, щоправда, не дуже яскраве, у поверхні чорного автомобіля.

Дзеркальні зображення у природі

Прямолінійне поширення світла

Прямолініність поширення світла 

У похмурі дні крізь розрив хмар пробиваються пучки сонячного світла.
Достатньо, наприклад, нещільно зсунути в кімнаті штори ясного сонячного дня, або відчинити двері з освітленої кімнати в темний коридор, або увімкнути в темряві ліхтарик. Пучки світла в першому випадку проходять до кімнати крізь щілину між шторами, у другому — падають на підлогу через дверний просвіт; в останньому випадку світло від лампочки в певному напрямку спрямовує рефлектор ліхтарика. Пучки світла в кожному з цих випадків утворюють яскраві світлові плями на освітлюваних ними предметах.

 У реальному житті ми маємо справу тільки з пучками світла, хоча, погодьтеся, нам звично казати: промінь сонця, промінь прожектора, зелений промінь тощо.
 Насправді, з погляду фізики, правильно було б говорити: пучок сонячних променів, пучок зелених променів і т. д. А от для схематичного зображення світлових пучків використовують світлові промені.

Світловий промінь — це лінія, що вказує напрямок поширення світлового пучка.Умовно променем називають вузький пучок світла.

Прямолінійне поширення світла - факт, установлений ще в далекій давнині. Про це писав засновник геометрії Евклид (300 років до нашої ери).

Прямолінійністю поширення світла в однорідному середовищі підтверджується утворенням тіні. Тіні людей, дерев, будинків й інших предметів добре спостерігаються на землі в сонячний день.

Якщо джерело світла відносно предмета є точковим, то тінь від предмета буде чіткою. У цьому випадку говорять про повну тінь .


Повна тінь — це та область простору, в яку не потрапляє світло від джерела світла.

Якщо тіло освітлене кількома точковими джерелами світла або протяжним джерелом, то на екрані утворюється тінь із нечіткими контурами. У такому випадку створюється не тільки повна тінь, а ще й півтінь.  Півтінь — це область простору, освітлена деякими з кількох наявних точкових джерел світла або частиною протяжного джерела.

Предмети, освітлювані крапковими джерелами світла, наприклад сонцем, відкидають чітко обкреслені тіні. Кишеньковий ліхтарик дає вузький пучок світла. Фактично про положення навколишніх нас предметів у просторі ми судимо, маючи на увазі, що світло від об'єкта попадає в наше око по прямолінійних траєкторіях. Наша орієнтація в зовнішньому світі цілком заснована на припущенні про прямолінійне поширення світла.

Саме це допущення привело до подання про світлові промені.

Утворення повної тіні й півтіні в космічних масштабах ми спостерігаємо під час місячного та сонячного затемнень. У тих місцях Землі, на які впала повна тінь Місяця, спостерігається повне сонячне затемнення, у місцях півтіні — часткове затемнення Сонця.

Якщо ми бачимо предмет, то це означає, що нам в око попадає світло від кожної крапки предмета. Хоча світлові промені виходять із кожної крапки в усіх напрямках, лише вузький пучок цих променів попадає в око спостерігача. Якщо спостерігач зрушить голову ледве убік, то в його око від кожної крапки предмета буде попадати вже інший пучок променів.

Дерела світла

Чому ми бачимо? Джерела світла.

З п'яти органів чуття найбільше інформації про довкілля дає нам зір. Однак бачити навколишній світ ми можемо тільки тому, що існує світло. 

Фізичні тіла, атоми та молекули яких випромінюють світло називають джерелами світла.

Погляньте навколо, зверніться до свого досвіду — і ви, без сумніву, назвете багато джерел світла: Сонце, спалах блискавки, вогонь багаття, полум'я свічки, лампа розжарювання, екран телевізора, монітор комп'ютера тощо.

Світло можуть випромінювати також організми (деякі морські тварини, світлячки та ін.).

Залежно від походження розрізняють природні та штучні (створені людиною) джерела світла.
До природних джерел світла належать, наприклад, Сонце й зорі, розпечена лава та полярні сяйва, деякі світні об'єкти з-поміж тварин і рослин: глибоководна каракатиця, радіолярія, світні бактерії тощо. Так, теплої літньої ночі в лісовій траві можна побачити яскраві цятки світла — світлячків.
Природні джерела не можуть повністю задовольнити дедалі більшу потребу людини у світлі. І тому ще в давнину люди почали створювати штучні джерела світла. Спочатку це були вогнище й каганець, пізніше з'явилися свічки, оливні та гасові лампи. Наприкінці XIX століття винайдено електричну лампу. Сьогодні різні види електричних ламп використовують усюди.
 У помешканнях ми зазвичай використовуємо лампи розжарювання. На жаль, вони не є досить економними: у таких лампах більша частина електричної енергії йде на нагрівання самої лампи та повітря навколо і тільки З—4 % енергії перетворюється на світлову. В останні роки, однак, з'явилися нові, у декілька разів економніші конструкції електричних ламп.
Великі приміщення (супермаркети, цехи підприємств тощо) освітлюються джерелами світла у вигляді довгих трубок — лампами денного світла. Для різнобарвної ілюмінації, якою вночі підсвічено деякі будинки, торговельні центри тощо, використовують неонові, криптонові та інші лампи. 

Для освітлювання стадіонів застосовують дугові лампи

Потужними джерелами штучного світла є галогенні лампи у фарах сучасного автомобіля

Сигнали сучасних світлофорів добре видно навіть тоді, коли сонце світить яскраво. У таких світлофорах лампи розжарювання замінено світлодіодами.

Залежно від температури джерел світла їх поділяють на теплові та люмінесцентні.
  Сонце й зорі, розпечена лава та лампочка розжарювання, полум'я вогнища, свічки, газові пальники тощо — усе це приклади теплових джерел світла: вони випромінюють світло завдяки тому, що мають високу власну температуру .
  Люмінесцентні джерела світла відрізняються від теплових тим, що для їхнього світіння не потрібна висока температура: світлове випромінювання може бути доволі інтенсивним, а джерело при цьому залишається відносно холодним.
  Прикладами люмінесцентних джерел є екран телевізора, монітор комп'ютера, лампи денного світла, дороговкази та дорожні знаки, вкриті люмінесцентною фарбою, світлові індикатори, деякі організми, а також полярні сяйва.