Световой пучок

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Световой пучок — оптическое излучение, распространяющееся по направлению от (или по направлению к) некоторой ограниченной области пространства, называемой центром (вершиной, фокусом) светового пучка. Пучок называют расходящимся, когда излучение распространяется от его центра и сходящимся, когда свет идет к центру.

Если центр светового пучка — лишь формальный геометрический образ, полученный в результате экстраполяции направления распространения света, то пучок имеет мнимый центр. Если же оптическое излучение реально существует внутри центра соответствующего пучка, то последний имеет действительный центр. Световой пучок имеет только один центр — либо действительный, либо мнимый.

Световой луч — это пучок, который можно считать распространяющимся вдоль какой-нибудь линии, называемой траекторией светового луча, причем разным траекториям лучей соответствуют разные световые лучи.

Прилагательное "световой" для краткости часто опускают и называют световой луч просто лучом, а световой пучок — пучком. Это может вызвать путаницу и неверное понимание смысла текста, поскольку термины "пучок" и "луч" выражают еще и математические понятия. Однако световые лучи и пучки — физические объекты, имеющие волновые и корпускулярные свойства. В связи с этим содержание понятия «световой пучок» не ограничивается рамками геометрической оптики. Траектория луча, в отличие от геометрического луча, может быть криволинейной (в неоднородной среде).

Пучок в одних случаях можно рассматривать как луч, а в других нет. Это зависит от того, интересуемся ли мы пространственной структурой пучка. Иногда весьма широкий пучок света от прожектора можно считать лучом, а порою даже излучение лазера нельзя рассматривать как луч.

Любой пучок представим в виде совокупности конечного или бесконечного числа световых лучей. Через действительный центр пучка проходят траектории его лучей, а через мнимый центр - продолжения траекторий (на рисунках обозначаются штрихованной линией). Заметим, что траектории световых лучей могут быть криволинейными (в неоднородной среде), но продолжения траекторий всегда прямолинейны.

Пучок называют параллельным, если траектории составляющих его лучей (или их продолжения) можно считать не пересекающимися. Когда лучи в параллельном пучке прямолинейны, то они параллельны друг другу в обычном, геометрическом смысле. Условились считать, что параллельный незамкнутый пучок имеет точечный центр, находящийся бесконечно далеко от рассматриваемой области пространства. Такой центр можно считать и действительным, и мнимым. В принципе, мыслимы ситуации, когда криволинейные траектории световых лучей замкнуты и не пересекаются. Реальные пучки либо сходящиеся, либо расходящиеся; параллельный пучок — идеализация.

Световой пучок, имеющий точечную вершину, называют гомоцентрическим (от гр. homos — равный, одинаковый), поскольку все его лучи (или их продолжения) проходят через одну точку. Понятие гомоцентрического пучка является идеализацией.