Բոլորը գիտեն կամ գոնե լսել են, որ լույսն ունի բեկման և անդրադարձման հատկություն: Բայց միայն երկրաչափական և ալիքային օպտիկայի բանաձևերը կարող են բացատրել, թե ինչպես, ավելի ճիշտ, ինչ հիման վրա է դա տեղի ունենում: Եվ այս ամբողջ ուսմունքը հիմնված է «ճառագայթ» հասկացության վրա, որը ներդրվել է Էվկլիդեսի կողմից մեր թվարկությունից երեք դար առաջ։ Այսպիսով, ի՞նչ է ճառագայթը, գիտականորեն ասած:
Ճառագայթը ուղիղ գիծ է, որի երկայնքով շարժվում են լույսի ալիքները: Ինչպես, ինչու - այս հարցերին պատասխանում են երկրաչափական օպտիկայի բանաձեւերը, որը մտնում է ալիքային օպտիկայի մեջ։ Վերջինս, ինչպես կարելի է ենթադրել, ճառագայթներին վերաբերվում է որպես ալիքների։
Երկրաչափական օպտիկայի բանաձևեր
Ուղղագիծ տարածման օրենքը. նույն տիպի միջավայրում ճառագայթը հակված է ուղղագիծ տարածման: Այսինքն՝ լույսն անցնում է ամենակարճ ճանապարհով, որը գոյություն ունի երկու կետերի միջև։ Կարելի է նույնիսկ ասել, որ լույսի ճառագայթը փորձում է խնայել իր ժամանակը: Այս օրենքը բացատրում է ստվերի և կիսաթմբերի երևույթները։
Օրինակ, եթե լույսի աղբյուրն ինքնին փոքր չափի է կամ գտնվում է այնքան մեծ հեռավորության վրա, որ այնչափերը կարելի է անտեսել, լույսի ճառագայթը հստակ ստվերներ է ստեղծում: Բայց եթե լույսի աղբյուրը մեծ է կամ շատ մոտ, ապա լույսի ճառագայթը ձևավորում է մշուշոտ ստվերներ և մասնակի ստվերներ։
Անկախ տարածման օրենք
Լույսի ճառագայթները հակված են տարածվելու միմյանցից անկախ: Այսինքն, նրանք ոչ մի կերպ չեն ազդի միմյանց վրա, եթե հատվեն կամ անցնեն միմյանց միջով ինչ-որ միատարր միջավայրում։ Թվում է, թե ճառագայթները չգիտեն այլ ճառագայթների գոյության մասին:
արտացոլման օրենք
Եկեք պատկերացնենք, որ մարդը լազերային ցուցիչը ուղղում է հայելուն: Իհարկե, ճառագայթը կարտացոլվի հայելուց և կտարածվի այլ միջավայրում: Հայելուն ուղղահայաց և առաջին ճառագայթի միջև ընկած անկյունը կոչվում է անկման անկյուն, հայելուն ուղղահայաց և երկրորդ ճառագայթի միջև՝ անդրադարձման անկյուն։ Այս անկյունները հավասար են։
Երկրաչափական օպտիկայի բանաձեւերը բացահայտում են բազմաթիվ իրավիճակներ, որոնց մասին ոչ ոք չի էլ մտածում։ Օրինակ, արտացոլման օրենքը բացատրում է, թե ինչու մենք կարող ենք մեզ տեսնել «ուղիղ» հայելու մեջ ճիշտ այնպես, ինչպես կանք, և ինչու է դրա կոր մակերեսը ստեղծում այլ պատկեր:
Բանաձև՝
a - անկման անկյուն, b - անդրադարձման անկյուն:
a=b
բեկման օրենքը
Նվազման ճառագայթը, բեկման ճառագայթը և հայելուն ուղղահայացը գտնվում են նույն հարթության վրա: Եթե անկման անկյան սինուսը բաժանվում է բեկման անկյան սինուսի վրա, ապա ստացվում է n արժեքը, որը հաստատուն է երկու միջավայրերի համար։
n-ը ցույց է տալիս, թե ինչ անկյան տակ է ճառագայթը առաջին միջավայրից անցնում երկրորդ, և ինչպես են փոխկապակցվում այս միջավայրերի կազմությունները:
Բանաձև՝
i - անկման անկյուն: r - բեկման անկյուն: n21 - բեկման ինդեքս։
sin i/sin r=n2/ 1= n21
Լույսի հետադարձելիության օրենքը
Ի՞նչ է ասում լույսի հետադարձելիության օրենքը: Եթե ճառագայթը տարածվում է հստակ սահմանված հետագծով մեկ ուղղությամբ, ապա այն կկրկնի նույն երթուղին հակառակ ուղղությամբ:
Արդյունքներ
Երկրաչափական օպտիկայի բանաձևերը փոքր-ինչ պարզեցված ձևով բացատրում են, թե ինչպես է աշխատում լույսի ճառագայթը: Սրա մեջ դժվար բան չկա։ Այո, երկրաչափական օպտիկայի բանաձևերն ու օրենքները անտեսում են տիեզերքի որոշ հատկություններ, սակայն դրանց կարևորությունը գիտության համար չի կարելի թերագնահատել:
