5-2   光的傳播

5-2-1 光的直進性

空中若無煙塵,光進行的路線是看不出來的。在下細雨或有濃霧的夜晚,機車之車頭燈或手電筒打開時均很明顯可看到光成束狀射出。

網路延伸教材:針孔相機 的原理
                 自製真孔相機

                           

                    

若使束狀先通過在同一直線上的兩個小孔,最後射出的光束會變得很細。但無論如何將小孔縮小均無法達到幾何學上所謂的線。

實用上我們從光源畫出來的一條條光線,它真正所代表的意義是光的進行和傳遞方向的射線。近來由於日雷射光源射出的光束,即使在很遠處都不易發散,它的效果很接近光線。

日常生活經驗中,我們都認為光是直線進行的,所以才用光線來表示其所造成的各種光的現象。如影的形成、針孔成像等,都可說明光的直線進行性。

針孔成像

針孔成像是顯示光沿直線傳播的很好例子。這是因為來自物體上各點的光線沿直線行進,通過針孔射出的光線,近似於從一個點射出,抵達光屏時形成對應的像。

但是如果針孔的面積過大,則透過洞孔射出的光線,是由一小塊面積射出(相當於由許多點組成),物體上各點在光屏上對應形成的像不是一個點,而是一個小範圍,影像因而模糊。

針孔照相機即是利用此原理製成,光屏改為感光底片,針孔的直徑約為零點幾公釐,視針孔到光屏的距離而定。

本影和半影

光照射不透明的物體時,會在物體的後面形成影子。影子有本影和半影之分。影子較黑的部份為光完全無法到達的地區,稱為本影- (umbra)。影子較淡的部份是部分光無法到達,部份的光可射到的; 區域,是半影(Penumbra)
以體積很小的光源,近似於點光源,照射不透明體時,在物體的後面形成一個全暗的黑影,此為本影;
光源的體積不是很小,則光照射到不透明體時,在物體後面形成的影子,可分成兩種區域--光完全照射不到的全黑區域,稱為本影;部分光線可照射到的灰暗區域,稱為半影。

若光源是一個面積,則可視為很多點的組合。有些點的光線可到達屏幕,而有些點的光線則被遮住了,故形成較本影亮的半影區。

日全蝕、日偏蝕、日環蝕  月偏蝕、月全蝕