Световой луч — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Светово́й луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера.
Понятие светового луча является краеугольным приближением геометрической оптики. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света. В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место дифракция, и в результате узкий пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение.
Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча.
Эйкональное приближение в волновой оптике[править | править код]
Понятие светового луча можно вывести и из строгой волновой теории света в рамках так называемого эйконального приближения. В этом приближении считается, что все свойства среды, сквозь которую проходит свет, изменяются на расстояниях порядка длины волны света очень слабо. В результате, электромагнитную волну в среде можно
В эйкональном приближении удаётся вместо уравнения для электромагнитной волны получить уравнение для распространения светового потока (то есть, для квадрата амплитуды электромагнитной волны) — уравнение эйконала. Решениями уравнения эйконала как раз и являются световые лучи, выпущенные из заданной точки.
Световые лучи и принцип Ферма[править | править код]
Если свойства среды не зависят от координат (то есть если среда однородна), то световые лучи являются прямыми. Это следует непосредственно из эйконального приближения волновой оптики, однако то же самое удобно сформулировать исключительно в терминах геометрической оптики с помощью принципа Ферма. Стоит, однако, подчеркнуть, что применимость самого принципа Ферма к ходу световых лучей обосновывается только на уровне волновой оптики.
Законы преломления и отражения[править | править код]
Очевидно, что законы геометрической оптики не смогут помочь в случаях, когда одна среда резко, на расстояниях меньше длины волны света, сменяется другой средой. В частности, геометрическая оптика не может ответить на вопрос, почему вообще должно существовать преломление или отражение света. Ответы на эти вопросы даёт волновая оптика, однако результирующие закон преломления света и закон отражения света могут быть сформулированы опять же на языке геометрической оптики.
Гомоцентрические пучки[править | править код]
Набор близких световых лучей может рассматриваться как пучок света. Поперечные размеры пучка света не обязаны оставаться неизменными, поскольку в общем случае разные световые лучи не параллельны друг другу.
Важным случаем пучков света являются гомоцентрические пучки, то есть такие пучки света, все лучи которого пересекаются в какой-либо точке пространства. Такие пучки света могут быть формально получены из точечного источника света или из плоского светового фронта с помощью идеальной линзы. Стандартные задачи на построение изображений в оптических системах используют как раз свойства таких пучков.
Негомоцентрические пучки не сходятся в одну точку пространства. Вместо этого, каждый малый участок такого пучка сходится в свой фокус. Геометрическое место всех таких фокусов негомоцентрических пучков называется каустикой.
- Борн М., Вольф Э.. Основы оптики. М., 1973.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
- Ф. А. Королев, «Теоретическая оптика», М., «Высшая. школа», 1996.
Лучи света Википедия
Светово́й луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера.
Понятие светового луча является краеугольным приближением геометрической оптики. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света. В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место дифракция, и в результате узкий пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение.
Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча.
Эйкональное приближение в волновой оптике[ | ]
Понятие светового луча можно вывести и из строгой волновой теории света в рамках так называемого эйконального приближения. В этом приближении считается, что все свойства среды, сквозь которую проходит свет, изменяются на расстояниях порядка длины волны света очень слабо. В результате, электромагнитную волну в среде можно
В эйкональном приближении удаётся вместо уравнения для электромагнитной волны получить уравнение для распространения светового потока (то есть, для квадрата амплитуды электромагнитной волны) — уравнение эйконала. Решениями уравнения эйконала как раз и являются световые лучи, выпущенные из заданной точки.
Ход световых лучей[ | ]
Световые лучи и принцип Ферма[ | ]
Если свойства среды не зависят от координат (то есть если среда однородна), то световые лучи являются прямыми. Это следует непосредственно из эйконального приближения волновой оптики, однако то же самое удобно сформулировать исключительно в терминах геометрической оптики с помощью принципа Ферма. Стоит, однако, подчеркнуть, что применимость самого принципа Ферма к ходу световых лучей обосновывается только на уровне волновой оптики.
Законы преломления и отражения[ | ]
Очевидно, что законы геометрической оптики не смогут помочь в случаях, когда одна среда резко, на расстояниях меньше длины волны света, сменяется другой средой. В частности, геометрическая оптика не может ответить на вопрос, почему вообще должно существовать преломление или отражение света. Ответы на эти вопросы даёт волновая оптика, однако результирующие закон преломления света и закон отражения света могут быть сформулированы опять же на языке геометрической оптики.
Гомоцентрические пучки[ |
Световой луч — это… Что такое Световой луч?
Световой луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера.
Понятие светового луча является краеугольным приближением геометрической оптики. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света. В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место дифракция, и в результате узкий пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение.
Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча.
Эйкональное приближение в волновой оптике
Понятие светового луча можно вывести и из строгой волновой теории света в рамках так называемого эйконального приближения. В этом приближении считается, что все свойства среды, сквозь которую проходит свет, изменяются на расстояниях порядка длины волны света очень слабо. В результате, электромагнитную волну в среде можно
В эйкональном приближении удаётся вместо уравнения для электромагнитной волны получить уравнение для распространения светового потока (то есть, для квадрата амплитуды электромагнитной волны) — уравнение эйконала. Решениями уравнения эйконала как раз и являются световые лучи, выпущенные из заданной точки.
Ход световых лучей
Световые лучи и принцип Ферма
Если свойства среды не зависят от координат (то есть если среда однородна), то световые лучи являются прямыми. Это следует непосредственно из эйконального приближения волновой оптики, однако то же самое удобно сформулировать исключительно в терминах геометрической оптики с помощью принципа Ферма. Стоит, однако, подчеркнуть, что применимость самого принципа Ферма к ходу световых лучей обосновывается только на уровне волновой оптики.
Законы преломления и отражения
Очевидно, что законы геометрической оптики не смогут помочь в случаях, когда одна среда резко, на расстояниях меньше длины волны света, сменяется другой средой. В частности, геометрическая оптика не может ответить на вопрос, почему вообще должно существовать преломление или отражение света. Ответы на эти вопросы даёт волновая оптика, однако результирующие закон преломления света и закон отражения света могут быть сформулированы опять же на языке геометрической оптики.
Гомоцентрические пучки
Набор близких световых лучей может рассматриваться как пучок света. Поперечные размеры пучка света не обязаны оставаться неизменными, поскольку в общем случае разные световые лучи не параллельны друг другу.
Важным случаем пучков света являются гомоцентрические пучки, то есть такие пучки света, все лучи которого пересекаются в какой-либо точке пространства. Такие пучки света могут быть формально получены из точечного источника света или из плоского светового фронта с помощью идеальной линзы. Стандартные задачи на построение изображений в оптических системах используют как раз свойства таких пучков.
Негомоцентрические пучки не сходятся в одну точку пространства. Вместо этого, каждый малый участок такого пучка сходится в свой фокус. Геометрическое место всех таких фокусов негомоцентрических пучков называется каустикой.
См. также
Литература
- Борн М., Вольф Э.. Основы оптики. М., 1973.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
- Ф. А. Королев, «Теоретическая оптика», М., «Высшая. школа», 1996.
Световой луч — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Светово́й луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера.
Понятие светового луча является краеугольным приближением геометрической оптики. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света. В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место дифракция, и в результате узкий пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение.
Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча.
Эйкональное приближение в волновой оптике
Понятие светового луча можно вывести и из строгой волновой теории света в рамках так называемого эйконального приближения. В этом приближении считается, что все свойства среды, сквозь которую проходит свет, изменяются на расстояниях порядка длины волны света очень слабо. В результате, электромагнитную волну в среде можно локально рассматривать как кусочек фронта плоской волны с некоторым определённым вектором групповой скорости (которая, по определению, и ответственна за перенос энергии). Таким образом, совокупность всех векторов групповой скорости образует некоторое векторное поле. Пространственные кривые, касательные к этому полю в каждой точке, и называют световыми лучами. Поверхности, ортогональные в каждой точке к полю групповых скоростей, называются волновыми поверхностями.
В эйкональном приближении удаётся вместо уравнения для электромагнитной волны получить уравнение для распространения светового потока (то есть, для квадрата амплитуды электромагнитной волны) — уравнение эйконала. Решениями уравнения эйконала как раз и являются световые лучи, выпущенные из заданной точки.
Ход световых лучей
Световые лучи и принцип Ферма
Если свойства среды не зависят от координат (то есть если среда однородна), то световые лучи являются прямыми. Это следует непосредственно из эйконального приближения волновой оптики, однако то же самое удобно сформулировать исключительно в терминах геометрической оптики с помощью принципа Ферма. Стоит, однако, подчеркнуть, что применимость самого принципа Ферма к ходу световых лучей обосновывается только на уровне волновой оптики.
Законы преломления и отражения
Очевидно, что законы геометрической оптики не смогут помочь в случаях, когда одна среда резко, на расстояниях меньше длины волны света, сменяется другой средой. В частности, геометрическая оптика не может ответить на вопрос, почему вообще должно существовать преломление или отражение света. Ответы на эти вопросы даёт волновая оптика, однако результирующие закон преломления света и закон отражения света могут быть сформулированы опять же на языке геометрической оптики.
Гомоцентрические пучки
Набор близких световых лучей может рассматриваться как пучок света. Поперечные размеры пучка света не обязаны оставаться неизменными, поскольку в общем случае разные световые лучи не параллельны друг другу.
Важным случаем пучков света являются гомоцентрические пучки, то есть такие пучки света, все лучи которого пересекаются в какой-либо точке пространства. Такие пучки света могут быть формально получены из точечного источника света или из плоского светового фронта с помощью идеальной линзы. Стандартные задачи на построение изображений в оптических системах используют как раз свойства таких пучков.
Негомоцентрические пучки не сходятся в одну точку пространства. Вместо этого, каждый малый участок такого пучка сходится в свой фокус. Геометрическое место всех таких фокусов негомоцентрических пучков называется каустикой.
См. также
Литература
- Борн М., Вольф Э.. Основы оптики. М., 1973.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
- Ф. А. Королев, «Теоретическая оптика», М., «Высшая. школа», 1996.
Создаем кисти с лучами света в Фотошоп / Фотошоп-мастер
В этом уроке вы узнаете про простую технику создания кистей Лучи света. Для этого мы используем различные фильтры, а также цветовую коррекцию.
Данные кисти уникальны, если вы хотите усилить существующий свет на фотографиях или добавить спец.эффекты на свою картину или фотоманипуляцию.
Я покажу вам, как создать две базовые кисти, на основе которых, вы сможете создать много других кистей, поменяв их настройки. Итак, давайте приступим!
Скачать архив с материалами к уроку
1. Готовим основу для Солнечных лучей
Шаг 1
Создайте новый документ в программе Photoshop. Установите Ширину (Width) и Высоту (Height) на 5000 px, Разрешение (Resolution) на 72. Нажмите ‘OK’.
Шаг 2
Выберите инструмент Заливка 
(Paint Bucket Tool (G)). Установите цвет заливки чёрный. Залейте слой с Задним фоном (Background) чёрным цветом.
Создайте новый слой, назовите новый слой Солнечные лучи (SUN RAYS).
Шаг 3
Выберите инструмент Овальная область 
(Elliptical Marquee Tool (M)). Создайте выделение в центре изображения.
Далее, идём Выделение – Модификация — Растушёвка (Select > Modify > Feather Selection). Установите Радиус растушёвки (Feather Radius) на 200 px. Нажмите ‘OK’.
Шаг 4
Установите цвет переднего плана на белый цвет, а цвет заднего плана на чёрный цвет.
Убедитесь, чтобы слой Солнечные лучи (SUN RAYS) был активным, для этого просто щёлкните по нему. Далее, идём Фильтр – Рендеринг – Облака (Filter > Render > Clouds).
Отмените активное выделение, для этого идём Выделение – Отменить выделение (Edit > Deselect).
2. Создаём Солнечные лучи
Чтобы создать солнечные лучи, нам понадобится размыть облака, которые мы создали с помощью рендеринга в предыдущем шаге. Существует множество вариаций лучей света, которые вы можете создать, но в данном уроке я покажу вам, как создать две основные кисти.
Шаг 1
Щёлкните правой кнопкой мыши по слою Солнечные лучи (SUN RAYS) и в появившемся окне выберите опцию Создать дубликат слоя (Duplicate layer). Назовите дубликат слоя Солнечные лучи 1 (SUN RAYS 1).
Отключите видимость слоя Солнечные лучи (SUN RAYS), для этого щёлкните по глазку слева от миниатюры слоя.
Щёлкните по слою Солнечные лучи 1 (SUN RAYS 1). Далее, идём Фильтр – Размытие – Радиальное размытие (Filter > Blur > Radial Blur). Установите настройки, которые указаны на скриншоте ниже. Установите Степень (Amount) на 99, а также выберите Метод размытия (Blur Method) Линейный (Zoom). Сместите центр размытия (Blur Center) в верхний левый угол.
Настроив фильтр, нажмите кнопку ‘OK’. Полученный результат вы можете увидеть на скриншоте ниже.
Шаг 2
Чтобы сделать солнечные лучи более видимыми, идём Изображение – Коррекция – Уровни (Image > Adjustments > Levels). Установите Входные значения (Input Levels) 25; 0,65; 205. Нажмите ‘OK’.
Шаг 3
Чтобы добавить деталей к лучам, мы немного усилим резкость в этом шаге. Идём Фильтр – Резкость – Контурная резкость (Filter > Sharpen > Unsharp Mask). Установите Эффект (Amount) на 1%, а Радиус (Radius) на 180 px. Нажмите ‘OK’.
Это основа для вашей первой кисти. Отключите видимость данного слоя, для этого щёлкните по глазку слева от миниатюры слоя, таким образом, вы сможете сфокусироваться на создании другой кисти.
Шаг 4
Щёлкните правой кнопкой мыши по слою Солнечные лучи (SUN RAYS) и в появившемся окне выберите опцию Создать дубликат слоя (Duplicate layer). Назовите дубликат слоя Солнечные лучи 2 (SUN RAYS 2).
Шаг 5
Далее, идём Фильтр – Размытие – Радиальное Размытие (Filter > Blur > Radial Blur). Установите Степень (Amount) на 99, а также выберите Метод размытия (Blur Method) Линейный (Zoom). Сместите центр размытия (Blur Center) в верхнюю центральную часть изображения.
Нажмите кнопку ‘OK’. Чтобы сделать эффект более видимым, нажмите клавиши (Ctrl+F), чтобы повторить действие фильтра.
Шаг 6
Чтобы сделать солнечные лучи немного узкими, идём Редактирование – Свободная трансформация (Edit > Free Transform). Примените трансформацию, как показано на скриншоте ниже.
Нажмите ‘OK’, чтобы применить изменения.
3. Создаём Кисти
Итак, мы создали формы для наших кистей. Теперь нам нужно создать из них кисти. Я покажу вам, как создать первую кисть. Для создания второй кисти — процесс абсолютно тот же самый.
Шаг 1
Включите видимость слоя Солнечные лучи 1 (SUN RAYS 1), а для слоёв Солнечные лучи (SUN RAYS) и Солнечные лучи 2 (SUN RAYS 2) отключите видимость.
Теперь нам необходимо инвертировать цвета, чтобы получить соответствующую форму кисти. Добавьте корректирующий слой Инверсия (Invert) поверх всех остальных слоёв.
Далее, идём Выделение – Все (Select > All), чтобы выделить всё изображение. Затем идём Редактирование – Скопировать совмещённые данные (Edit > Copy Merged), чтобы скопировать выделенное изображение, и Редактирование – Вклеить (Edit > Paste), чтобы вклеить скопированное изображение.
Шаг 2
Далее, идём Редактирование – Определить кисть (Edit > Define Brush Preset). Дайте название кисти Солнечные лучи 1 (Sun Rays 1).
Шаг 3
Проделайте то же самое со слоем Солнечные лучи 2 (SUN RAYS 2), чтобы создать вторую кисть.
4. Тестируем созданные Кисти
Чтобы создать дополнительные кисти на основе этих двух базовых кистей, вы можете увеличить или уменьшить контрастность, резкость, сделать их шире или более узкими с помощью инструмента Свободная трансформация (Free Transform Tool), или установить размытие в разных направлениях. Всё будет зависеть от вас, какой эффект вы предпочтёте создать.
Перед тестированием, позвольте мне дать вам пару советов, как добиться наиболее реалистичных результатов, используя созданные кисти:
- Изучите, как в действительности действует свет, воспроизведите этот свет в своих работах. Вы можете предварительно посмотреть на фотографию, чтобы увидеть настоящие солнечные лучи.
- Избегайте применения чисто белого цвета при добавлении лучей света. Таким образом, картина не будет выглядеть реалистично. Вместо этого, постарайтесь использовать светло-жёлтые или светло-оранжевые оттенки.
- Используйте кисти с низкой непрозрачностью, чтобы получить наиболее реалистичный результат.
- Не забывайте про направление света. Лучи света должны иметь то же самое направление.
- Если вы хотите применить кисти на своих фотографиях, просто попробуйте усилить свет, который уже присутствует на фотографии.
Давайте посмотрим, как работает кисть Солнечные лучи 1 (Sun Rays 1).
На фотографии ниже, вы можете увидеть, как работает кисть Солнечные лучи 2 (Sun Rays 2).
Отличная работа, мы завершили урок!
В этом уроке вы узнали, как создать кисти Лучи света. Вы можете использовать их для усиления света на фотографиях или, используя данные кисти, создать новый источник света. Чтобы получить наиболее реалистичный свет, я рекомендую вам исследовать, как действует естественный свет, а также использовать кисть с низкой непрозрачностью.
Надеюсь, вы получили удовольствие от работы с этими кистями!
Автор: Jarka Hrncarkova
Световой пучок — Википедия
Свет, распространяющийся в прозрачной неоднородной среде, образует два пучка (сходящийся и расходящийся) c общим „размытым“ (не точечным) центром
Световой пучок — оптическое излучение, распространяющееся по направлению от (или по направлению к) некоторой ограниченной области пространства, называемой центром (вершиной, фокусом) светового пучка.
Пучок называют расходящимся, когда излучение распространяется от его центра и сходящимся, когда свет идет к центру.
Если центр светового пучка — лишь формальный геометрический образ, полученный в результате экстраполяции направления распространения света, то пучок имеет мнимый центр. Если же оптическое излучение реально существует внутри центра соответствующего пучка, то последний имеет действительный центр. Световой пучок имеет только один центр — либо действительный, либо мнимый.
Световой пучок в ряде физических явлений может расщепляться на конечное или бесконечное число других пучков. Например, при отражении от границы раздела двух прозрачных сред, пучок (луч) расщепляется на отраженный и преломленный в определенном соотношении (см. формулы Френеля). Аналогично дело обстоит при дисперсии света в призме, дифракции на щели.
Световой луч — это пучок, который можно считать распространяющимся вдоль какой-нибудь линии, называемой траекторией светового луча, причём разным траекториям лучей соответствуют разные световые лучи.
Пучок в одних случаях можно рассматривать как луч, а в других нет. Это зависит от того, интересуемся ли мы пространственной структурой пучка. Иногда весьма широкий пучок света от прожектора можно считать лучом, а порою даже излучение лазера нельзя рассматривать как луч. Понятие луча неприменимо для описания распространения света в сильно рассеивающих средах.
Прилагательное «световой» для краткости часто опускают и называют световой луч просто лучом, а световой пучок — пучком. Это может вызвать путаницу и неверное понимание смысла текста, поскольку термины «пучок» и «луч» выражают еще и математические понятия. Однако световые лучи и пучки — физические объекты, имеющие волновые и корпускулярные свойства (подробнее…). В связи с этим содержание понятия «световой пучок» не ограничивается рамками геометрической оптики. Траектория светового луча, в отличие от геометрического луча, может быть криволинейной — в неоднородной среде (см. градиентная оптика).
Будучи предельным случаем пучка, луч теряет некоторые его свойства. Луч не имеет центра, не может быть сходящимся или расходящимся, действительным или мнимым. Световой луч не может состоять из чего-либо; это первичный, не разложимый на более простые элементы объект.
В прозрачной среде любой пучок представим в виде совокупности конечного или бесконечного числа световых лучей. Через действительный центр пучка проходят траектории его лучей, а через мнимый центр — продолжения траекторий (на рисунках обозначаются штрихованной линией). Заметим, что траектории световых лучей могут быть криволинейными (в неоднородной среде), но продолжения траекторий всегда прямолинейны.
Световой пучок, имеющий точечную вершину, называют гомоцентрическим (от др.-греч. ὁμός — равный, одинаковый), поскольку все составляющие его лучи (или их продолжения) проходят через одну точку. Для нахождения вершины гомоцентрического пучка достаточно знать траектории лишь двух его лучей. Эта особенность широко используется при построении изображений в абсолютных оптических системах. Понятие гомоцентрического пучка является идеализацией.
Пучок называют параллельным, если траектории составляющих его лучей (или их продолжения) можно считать не пересекающимися. Когда лучи в параллельном пучке прямолинейны, то они параллельны друг другу в обычном — геометрическом смысле. Условились считать, что параллельный незамкнутый пучок имеет точечный центр, находящийся бесконечно далеко от рассматриваемой области пространства. Такой центр можно считать и действительным, и мнимым. Следовательно, параллельный пучок является гомоцентрическим. Реальные пучки либо сходящиеся, либо расходящиеся; параллельный пучок не может переносить энергию.
В принципе, мыслимы ситуации, когда в неоднородной среде криволинейные траектории световых лучей замкнуты и не пересекаются (подробнее…).
Лучи света
Физика > Лучи света
Изучите три способа движения волн светового луча: от источника, сквозь материал и отражение. Читайте о свойствах луча света, условиях преломления и отражения.
Лучи света обладают тремя способами передвижения: из источника, сквозь материал или отражаясь.
Задача обучения
- Изучить три способа передвижения лучей.
Основные пункты
- Световой луч перемещается прямо, когда его путь лежит строго от источника к цели.
- Преломленный свет – луч попадает в иную среду и меняет направленность из-за разности показателей преломления.
- Когда световой луч падает на отражающий материал, то отскакивает под определенным углом.
Термины
- Геометрическая оптика – описывает распространение света в терминах «лучей».
- Преломление – перемена направления светового луча из-за изменения материи.
- Отражение – умение волны отбиваться от поверхности.
Световые лучи обладают тремя способами перемещения: от источника к цели, сквозь материал или отражаясь. Само слово «луч» пришло в общее использование из математических кругов, где он отображает прямую линию, появляющуюся в определенный момент. Даже, если луч проходит сквозь материал или отражается, то все равно продолжает перемещаться по прямой, хотя само направление изменилось. Движение луча можно отобразить при помощи геометрической оптики.
Свет способен пройти в пустом пространстве напрямую от источника, сквозь вещество (воздух, стекло) или отразиться (зеркало)
Прямое прохождение
Прямое перемещение – луч берет свое начало от источника и движется без преград к месту назначения по прямой линии. Он будет перемещаться, пока не натолкнется на наблюдателя. В качестве примера можно вспомнить солнечный луч, падающий на земную поверхность.
Прохождение сквозь материал
Если световой луч вынужден пройти сквозь вещество (воздух, воду, стекло и т.д.), то натыкается на преграды и меняет направленность. Но это одно изменение: световой луч падает под определенным углом, после чего продолжит направление по новой ровной траектории к обретенной цели. Перемена направленности основывается на показателе преломления материала. Именно из этой концепции возникли линзы и очки. Просто отметьте тот факт, что если положить часть карандаша в тарелку с водой, то кажется, будто он согнулся. Дело в том, что показатели преломления воды и воздуха отличаются.
Рефракция объясняет, как именно «гнется» карандаш, наполовину погруженный в воду
Отражение светового луча
Когда свет отбивается от материала, то проходит сквозь процесс отражения. Луч падает на материал и отталкивается под определенным углом (угол отражения). Перемещения световых лучей можно отобразить геометрически, поэтому если зеркало достигает половины вашего роста, то вы сможете разглядеть отражение своего тела.
На диаграмме запечатлен процесс отражения световых лучей от поверхности