Приближение геометрической оптики

Вследствие малости световых волн, в первом приближении, можно не учитывать волновую природу света и считать, что свет распространяется вдоль лучей. Это приближение тем ближе к реальности, чем меньше рассматриваемого света. В пределе, при , законы оптики можно формулировать на языке геометрии. Поэтому этот раздел оптики называется геометрической оптикой.

В основе геометрической оптики лежат 4 закона:

1. Закон прямолинейного распространения света.

2. Закон независимости световых лучей.

3. Закон отражения света.

4. Закон преломления света.

В основу геометрической оптики может быть положен принцип Ферма: светраспространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время.

Для прохождения требуется:

(9)

Следовательно, общее будет равно:

(10)

(11)

Величина называется оптической длинной пути.

В однородной среде

Принцип Гюйгенса

В приближении геометрической оптики свет не должен проникать в область геометрической тени. В действительности свет проникает в эту область, и это явление становится тем существенней, чем меньше размеры преград. Если размеры отверстий или щелей сравнимы с длинной волны, то геометрическая оптика неприменима.

Качественно поведение света за преградой объясняется принципом Гюйгенса, который позволяет построить фронт волны в момент по известному положению в момент .

Согласно принципу Гюйгенса каждая точка, до которой доходит волновое движение, становится точечным источником вторичных волн. Огибающая по фронтам вторичных волн дает положение фронта волны.