Естествознание

Изображая распространение света на чертежах, световые пучки обычно заменяют лучами. Световой луч - это линия, указывающая направление распространения энергии в пучке света. Луч является геометрической моделью физического понятия "пучок света".

Характерной особенностью светового луча, как и луча геометрического, является его прямолинейность. Однако, между ними есть и принципиальное различие: геометрический луч прямолинеен всегда, а луч света - только в прозрачной однородной среде.

Проделаем опыт. В стеклянный аквариум примерно до половины нальем воды, подкрашеной специальной зеленой краской (она называется "флуоресцин"). Затем, при помощи небольшого шланга, опущенного в нижнюю часть аквариума, вольем концентрированный раствор соли. Его плотность больше плотности подкрашенной воды, поэтому раствор заполнит нижнюю часть аквариума. Однако при вливании подкрашенная вода и раствор соли частично перемешаются друг с другом. Из-за этого, а также из-за диффузии жидкостей, в аквариуме образуется неоднородная среда. Ее плотность будет постепенно уменьшаться снизу вверх.

Направим теперь внутрь аквариума луч света от маленького лазера. Мы обнаружим, что пока луч распространяется в воздухе, то есть однородной среде, он прямолинеен. На границе раздела двух однородных сред (воздуха и стенки аквариума) луч преломляется. В неоднородной же среде (жидкость в аквариуме) луч распространяется криволинейно. Однако после выхода в однородную среду - воздух - луч света опять становится прямолинейным.

Итак, закон прямолинейного распространения света утверждает, что лучи света, распространяющегося в прозрачной однородной среде, являются прямыми линиями.