Прямолинейные лучи света. Прямолинейное распространение света

Понятие о „световом луче“. 1) Ящик со стеклянной стенкой и боковыми отверстиями. 2) Источник света. 3) Небольшой белый экран.

Показывая учащимся световой луч и вообще говоря о луче света, необходимо точно выяснить, что понимается под словом „луч“ и что мы видим, наблюдая луч света. Учащиеся всегда твердо убеждены, что они „видят“ своими собственными глазами лучи света; в невидимости лучей света чрезвычайно трудно убедить учащихся.

Для этой цели весьма полезен опыт, показывающий, что луч света виден только при условии, если на пути луча находятся какие-либо тела, например частицы пыли, дыма, или если луч света пересекает поверхность какого-либо- твердого тела, например белого экрана, листа бумаги и т. п. и дает на поверхности световую полоску.

Для опыта берется фанерный прямоугольный ящик (размеры примерно 60 см X 20 см X 20 см) с двумя отверстиями (диаметр 5 см) по бокам и со стеклянной передней стенкой (рис. 210). Отверстия закрыты стеклами и снабжены снаружи картонными трубками (l = 10—15 см).

Рис. 210. Ящик для наблюдения лучей света

Переднее стекло делается выдвижным и вставляется в пазы. Внутренние стенки ящика покрыты черной матовой краской.

Если в темной комнате пропустить луч света от фонаря через боковые отверстия так, чтобы луч вошел в ящик через одно из них и вышел через другое, то ящик внутри будет оставаться совершенно темным и никакого света внутри не будет видно, но только при условии, что воздух внутри ящика совершенно лишен пыли; лучи света до входа в ящик и после выхода из него видны. Чтобы очистить от пыли воздух в ящике, надо за 3—4 дня до опыта смазать внутренние стенки ящика липкой, медленно высыхающей жидкостью; тогда пыль постепенно осядет на стенках; лучше всего годится глицерин.

Если в ящик на пути луча поставить небольшой экран из белой бумаги, то рассеянные лучи освещают стенки внутри ящика. Если ящик наполнить дымом, то луч света внутри становится ясно видимым.

Прямолинейное распространение света. 1) Три-четыре экрана (на подставках) с круглыми отверстиями (d = 1 см). 2) Источник света. 3) Просвечивающий экран. 4) Нитка или ровная прямая палочка (например стеклянная) длиной не менее 1 м.

Экраны с отверстиями делаются из фанеры или из картона (размер 40 см X 30 см) и прибиваются к деревянным брусочкам. У всех экранов отверстия должны лежать точно на одной и той же высоте, так что, если два экрана придвинуть вплотную друг к другу, то отверстия должны вполне совпадать друг с другом.

На демонстрационном столе помещают источник света (например электролампу) на такой же высоте над столом, на какой находятся отверстия в экранах. Перед источником по направлению к учащимся ставят экраны (с отверстиями) с промежутками в 20—30 см (рис. 211). Перед последним экраном со стороны учащихся устанавливают просвечивающий экран (без отверстия).

Рис. 211. Установка для демонстрации прямолинейного распространения света

Располагают экраны с отверстиями так, чтобы на просвечивающем экране появилось светлое пятно, даваемое источником света, и показывают учащимся, что свет проходит через все отверстия только тогда, когда все эти отверстия расположены на одной прямой линии, проходящей через источник света. Чтобы подтвердить эту прямолинейность, надо, отодвинув в сторону просвечивающий экран, но отнюдь не сдвигая с места остальные экраны, продернуть нитку сквозь отверстия п туго ее натянуть так, чтобы она прошла через центры всех отверстий, начинаясь у источника света.

Вместо нитки можно применить тонкую длинную палочку, но она должна быть совершенно ровной и строго прямолинейной. Палочку просовывают сквозь все отверстия, и она своим концом упирается в источник света.

Если вместо просвечивающего экрана взять непрозрачный, то надо луч света направить не поперек стола, а почти вдоль с таким отклонением от продольной оси стола, чтобы учащимся было видно светлое пятно на заднем непрозрачном экране. В этом случае источник света приходится поместить на переднем плане — перед отверстиями, считая со стороны учащихся; с этой стороны источник света надо закрыть чем-нибудь непрозрачным, чтобы он не давал света непосредственно в глаза учащимся.

Если в промежутку между двумя отверстиями на пути светового луча поместить толстую стеклянную пластинку под острым углом к лучу, то луч отклонится в сторону и дальше через отверстия не пройдет.