Kõik teavad või vähem alt on kuulnud, et valgusel on omadus murduda ja peegeldada. Kuid ainult geomeetrilise ja laineoptika valemid võivad selgitada, kuidas või õigemini mille alusel see juhtub. Ja kogu see õpetus põhineb "kiire" kontseptsioonil, mille võttis kasutusele Eukleides kolm sajandit enne meie ajastut. Mis on tala teaduslikus mõttes?
Kiir on sirgjoon, mida mööda liiguvad valguslained. Kuidas, miks – neile küsimustele vastavad laineoptika osaks oleva geomeetrilise optika valemid. Nagu arvata võib, käsitleb viimane kiiri lainetena.
Geomeetrilise optika valemid
Sirgjoonelise levimise seadus: kiir sama tüüpi keskkonnas kipub levima sirgjooneliselt. See tähendab, et valgus liigub mööda lühimat teed, mis on kahe punkti vahel. Võib isegi öelda, et valguskiir püüab enda aega säästa. See seadus seletab varju ja poolvarju nähtusi.
Näiteks kui valgusallikas ise on väikese suurusega või asub nii kaugel, etsuurusi võib ignoreerida, valgusvihk moodustab selged varjud. Kui aga valgusallikas on suur või väga lähedal, moodustab valguskiir hägusaid varje ja osavarju.
Iseseisva leviku seadus
Valguskiired kipuvad levima üksteisest sõltumatult. See tähendab, et nad ei mõjuta üksteist mingil moel, kui nad ristuvad või läbivad teineteist mingis homogeenses keskkonnas. Tundub, et kiired ei tea teiste kiirte olemasolust.
Peegelduse seadus
Kujutame ette, et inimene suunab laserkursori peeglile. Loomulikult peegeldub kiir peeglist ja levib teises keskkonnas. Nurka peegliga risti ja esimese kiire vahel nimetatakse langemisnurgaks, nurka peegliga risti ja teise kiire vahel nimetatakse peegeldusnurgaks. Need nurgad on võrdsed.
Geomeetrilise optika valemid paljastavad palju olukordi, millele keegi isegi ei mõtle. Näiteks peegeldusseadus selgitab, miks me näeme end "otseses" peeglis täpselt sellisena, nagu me oleme, ja miks selle kumer pind loob teistsuguse pildi.
Valem:
a - langemisnurk, b - peegeldusnurk.
a=b
Murdumisseadus
Kokkumiskiir, murdumiskiir ja peegliga risti asetsevad samal tasapinnal. Kui langeva nurga siinus jagada murdumisnurga siinusega, siis saadakse väärtus n, mis on mõlema keskkonna puhul konstantne.
n näitab, millise nurga all liigub kiir esimesest kandjast teise ja kuidas nende kandjate koostised korreleeruvad.
Valem:
i – langemisnurk. r - murdumisnurk. n21 - murdumisnäitaja.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
Valguse pöörduvuse seadus
Mida ütleb valguse pöörduvuse seadus? Kui kiir levib ühes suunas mööda täpselt määratletud trajektoori, kordab see sama marsruuti ka vastassuunas.
Tulemused
Geomeetrilise optika valemid mõnevõrra lihtsustatud kujul selgitavad valgusvihu toimimist. Selles pole midagi rasket. Jah, geomeetrilise optika valemid ja seadused eiravad mõningaid universumi omadusi, kuid nende tähtsust teadusele ei saa alahinnata.
