Уже в первые периоды оптических изучений были на опыте установлены следующие четыре фундаментальных закона оптических явлений:
1. Закон прямолинейного распространения света.
2. Закон независимости световых пучков.
3. Закон отражения света от зеркальной поверхности.
4. Закон преломления света на границе двух прозрачных сред, предстоящее изучение этих законов продемонстрировало, во-первых, что они
имеют значительно более глубочайший суть, чем может казаться с первого взора, и, во-вторых, что их использование ограничено, и они являются только приближенными законами. Установление границ и условий применимости фундаментальных оптических законов означало серьёзный прогресс в изучении природы света.
Сущность этих законов сводится к следующему.
1. Закон прямолинейного распространения света. В однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Закон данный видится в сочинении по оптике, приписываемом Евклиду (300 лет до нэ) и, возможно, был известен и использовался значительно раньше.
Умелым доказательством этого закона могут служить наблюдения над резкими тенями, даваемыми точечными источниками света, либо получение изображений при помощи малых отверстий. Соотношение между его тенью и контуром предмета при освещении точечным источником (т.е. источником, размеры которого малы если сравнивать с расстоянием до предмета) соответствует геометрическому проецированию при помощи прямых линий (рис. 1.1). Подобно рис. 1.2 иллюстрирует получение изображения при помощи малого отверстия, причем форма и размер изображения говорят о том, что проецирование происходит при помощи прямолинейных лучей.
Закон прямолинейного распространения может принимать во внимание прочно установленным на опыте. Он имеет очень глубочайший суть, потому что само понятие о прямой линии, по-видимому, появилось из оптических наблюдений. Геометрическое понятие прямой как линии, воображающей малейшее расстояние между двумя точками, имеется понятие о линии, по которой распространяется свет в однородной среде. Отко мне берет начало практикуемый с незапамятных времен контроль прямолинейности лекала либо изделия по лучу зрения.
Детальное изучение обрисовываемых явлений говорит о том, что закон прямолинейного распространения света теряет силу, в случае если мы переходим к малый отверстиям. Так, в опыте, изображенном на рис. 1.2, мы возьмём хорошее изображение при размере отверстия около 0,5 мм; изображение будет весьма несовершенным при отверстии 0,02-0,03 мм. Изображения совсем не окажется и экран будет освещен фактически равномерно при размерах отверстия около 0,5-1 мкм. Отступления от закона прямолинейного распространения света рассматриваются в учении о дифракции.
2. Закон независимости световых пучков. Световой поток возможно разбить на отдельные световые пучки, выделяя их, к примеру, при помощи диафрагм. Воздействие этих выделенных световых пучков выясняется свободным, т.е. эффект, создаваемый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли в один момент другие пучки либо они устранены. Так, в случае если на объектив фотоаппарата падает свет от широкого ландшафта, то, загораживая доступ части световых пучков, мы не изменяем изображения, даваемого остальными.
Более глубокое содержание этого закона узнается в явлениях интерференции света
3. Закон отражения света. Луч падающий, нормаль к отражающей поверхности и луч отраженный лежат в одной плоскости (рис. 1.3), причем углы между нормалью и лучами равны между собой: угол падения i равен углу отражения i`. Данный закон кроме этого упоминается в произведении Евклида.
Установление его связано с потреблением полированных металлических поверхностей (зеркал), известных уже в весьма отдаленную эру.
4. Закон преломления света. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела. Угол падения i и угол преломления r (рис. 1.4) связаны соотношением
ph0802 Законы геометрической оптики
