ყველამ იცის ან სულ მცირე სმენია, რომ სინათლეს აქვს გარდატეხის და ასახვის თვისება. მაგრამ მხოლოდ გეომეტრიული და ტალღური ოპტიკის ფორმულებს შეუძლიათ ახსნან თუ როგორ, უფრო სწორად, რის საფუძველზე ხდება ეს. და მთელი ეს სწავლება ეფუძნება "სხივის" კონცეფციას, რომელიც შემოიღო ევკლიდესმა ჩვენს წელთაღრიცხვამდე სამი საუკუნით ადრე. რა არის სხივი, მეცნიერულად რომ ვთქვათ?
სხივი არის სწორი ხაზი, რომლის გასწვრივ სინათლის ტალღები მოძრაობენ. როგორ, რატომ - ამ კითხვებზე პასუხს სცემს გეომეტრიული ოპტიკის ფორმულები, რომელიც ტალღური ოპტიკის ნაწილია. ეს უკანასკნელი, როგორც შეიძლება ვივარაუდოთ, სხივებს ტალღებად ექცევა.
გეომეტრიული ოპტიკის ფორმულები
სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი: იმავე ტიპის გარემოში სხივი მიდრეკილია მართკუთხა გავრცელებისკენ. ანუ სინათლე მოძრაობს უმოკლეს გზაზე, რომელიც არსებობს ორ წერტილს შორის. შეიძლება ითქვას, რომ სინათლის სხივი ცდილობს დაზოგოს დრო. ეს კანონი ხსნის ჩრდილისა და ნახევარმცველის ფენომენებს.
მაგალითად, თუ თავად სინათლის წყარო მცირე ზომისაა ან ისეთ დიდ მანძილზე მდებარეობს, რომზომები შეიძლება იგნორირებული იყოს, სინათლის სხივი ქმნის მკაფიო ჩრდილებს. მაგრამ თუ სინათლის წყარო დიდია ან ძალიან ახლოს, მაშინ სინათლის სხივი ქმნის ბუნდოვან ჩრდილებს და ნაწილობრივ ჩრდილებს.
დამოუკიდებელი გავრცელების კანონი
სინათლის სხივები ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ვრცელდება. ანუ ისინი არანაირ გავლენას არ მოახდენენ ერთმანეთზე, თუ გადაიკვეთებიან ან გაივლიან ერთმანეთს რომელიმე ერთგვაროვან გარემოში. როგორც ჩანს, სხივებმა არ იციან სხვა სხივების არსებობის შესახებ.
ასახვის კანონი
მოდით წარმოვიდგინოთ, რომ ადამიანი სარკეზე მიმართავს ლაზერულ მაჩვენებელს. რა თქმა უნდა, სხივი აირეკლება სარკედან და გავრცელდება სხვა გარემოში. სარკესთან პერპენდიკულარულსა და პირველ სხივს შორის კუთხეს ეწოდება დაცემის კუთხე, ხოლო კუთხეს სარკის პერპენდიკულარსა და მეორე სხივს შორის არეკვლის კუთხე. ეს კუთხეები ტოლია.
გეომეტრიული ოპტიკის ფორმულები ავლენს ბევრ სიტუაციას, რაზეც არავინ ფიქრობს. მაგალითად, ასახვის კანონი ხსნის, რატომ შეგვიძლია დავინახოთ საკუთარი თავი „პირდაპირ“სარკეში ზუსტად ისეთი, როგორიც ვართ და რატომ ქმნის მისი მრუდი ზედაპირი განსხვავებულ გამოსახულებას.
ფორმულა:
a - დაცემის კუთხე, b - არეკვლის კუთხე.
a=b
გატეხვის კანონი
დამთხვევის სხივი, გარდატეხის სხივი და სარკის პერპენდიკულარული განლაგებულია იმავე სიბრტყეში. თუ დაცემის კუთხის სინუსი იყოფა გარდატეხის კუთხის სინუსზე, მაშინ მიიღება მნიშვნელობა n, რომელიც მუდმივია ორივე მედიისთვის.
n გვიჩვენებს, თუ რა კუთხით გადადის სხივი პირველი გარემოდან მეორეში და როგორ არის დაკავშირებული ამ მედიის კომპოზიციები.
ფორმულა:
i - დაცემის კუთხე. r - რეფრაქციული კუთხე. n21 - რეფრაქციული ინდექსი.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
სინათლის შექცევადობის კანონი
რას ამბობს სინათლის შექცევადობის კანონი? თუ სხივი კარგად განსაზღვრული ტრაექტორიის გასწვრივ ვრცელდება ერთი მიმართულებით, მაშინ ის გაიმეორებს იმავე მარშრუტს საპირისპირო მიმართულებით.
შედეგები
გეომეტრიული ოპტიკის ფორმულები გარკვეულწილად გამარტივებული ფორმით ხსნის როგორ მუშაობს სინათლის სხივი. ამაში რთული არაფერია. დიახ, გეომეტრიული ოპტიკის ფორმულები და კანონები უგულებელყოფს სამყაროს ზოგიერთ თვისებას, მაგრამ მათი მნიშვნელობა მეცნიერებისთვის არ შეიძლება შეფასდეს.
