光的直线传播定律

1.2.1　光的直线传播定律

“在各向同性的均匀透明介质中，光是沿着直线传播的。”这就是光的直线传播定律。

例如，光在空气、光学玻璃、均匀透明的液体中传播时，均遵守直线传播定律。一切精密的天文测量、大地测量以及其它测量原理均是以此定律为基础。这个定律可以用来解释很多自然现象，例如影子的形成、日蚀、月蚀等。

图1.5（a）表示点光源O照射到不透明的圆盘障碍物P，在屏S上所形成的影子P＇。P＇的范围由O点与圆盘P边缘的连线在屏上的几何投影所决定，称之为圆盘P的“几何影”或“本影”。P＇区域完全没有光照射到，因而是暗区，它与屏上其余部分之间有清晰的边界；图1.5（b）为有限大小蜡烛照射圆盘P，在屏S上生成影子的情况。其中，P＇是完全没有光照射到的本影区。P＇的外面环绕着一圈半阴暗的“半影区”，这是由于圆盘的屏蔽作用，使光源的一部分不能照射到该区域。在半影区外面的各点可被整个光源照射到。

图1.5　光源照明成影情况

图1.6表示日蚀现象的原理，这是光直线传播的生动例证。当月亮处于太阳与地球中间，三者在一条直线上时，将产生日蚀的现象。由于太阳是一大的自然面光源，照射到月球上，将形成月球的本影区与半影区。当地球表面上的观察者是处于月球的本影区时，将发生部分看不到太阳的“日全蚀”；当处于半影区时，则将发生只看到部分太阳的“日偏蚀”。

图1.6　日蚀现象的原理

应该注意，光的直线传播定律只在一定的条件下才成立，这就是光必须是在各向同性的均匀介质中传播，且在传播途中不遇到小孔、狭缝及不透明的小屏障等阻挡。光在传播途中，若遇到小孔狭缝等，则根据波动光学的原理将发生衍射（绕射）现象，偏离直线。