Принцип Гюйгенса. Световые лучи

Выясним, как волновая теория объясняет перемещение фронта волны в пространстве.

Допустим, что в какой-то момент времени фронт сферической волны, распространяющейся из точки 0, занимает положение I (рис. 28.1). Через некоторый промежуток времени он займет положение II. Перемещение фронта волны в пространстве объясняют с помощью принципа Гюйгенса: все точки фронта волны являются вибраторами, от которых распространяются элементарные волны (1,2,3 и т. д. на рис. 28.1); огибающая всех этих элементарных волн дает новое положение фронта волны (поверхность II). (Огибающая представляет собой поверхность, касательную ко всем элементарным волнам.) Здесь следует учесть, что при наложении волн, идущих в сторону точки 0, происходит взаимное ослабление колебаний, и в этом направлении волны гасят друг друга.

Направление перемещения фронта волны на рис. 28.1 показано стрелкой ВА. Напомним, что линию, вдоль которой перемещается фронт волны, называют лучом. В изотропной среде свет распространяется прямолинейно, т. е. световые лучи в такой среде являются прямыми линиями. Это подтверждается многими явлениями, например, появлением тени от непрозрачных тел, помещенных на пути световых лучей.

Чем дальше от точки 0 (рис. 28.1) уходит фронт волны, тем меньше становится кривизна его поверхности. Поэтому на большом расстоянии от источника света маленький участок сферического фронта волны на практике можно считать плоским, а световые лучи можно считать параллельными. Например, солнечные лучи на поверхности Земли считают параллельными.

Для упрощения дальше мы условно будем говорить об энергии и цвете луча, подразумевая под этим энергию и цвет излучения, переносимого по направлению луча.