Физика простыми словами – основные понятия, формулы, законы. Основные законы физики, которые должен знать человек

Простая физика – EASY-PHYSIC.RU

Приветствую Вас у себя на сайте EASY-PHYSIC.RU!

Меня зовут Денисова Анна Валерьевна.

Закончив кафедру Электротехники и Прецизионных Электро-Механических Систем (ЭТиПЭМС) Университета  ИТМО в 1998, я поступила в аспирантуру, защитила диссертацию, став кандидатом наук, и осталась преподавать на кафедре.

Мой сайт называется “Простая физика” – да, физика может быть простой! И математика, и электротехника, и даже электроника!

Этот сайт как раз и был создан мной для того, чтобы студенты не боялись электротехники, а школьники –  ЕГЭ.

Уважаемые студенты! Если вы учитесь в техническом ВУЗе, то электротехника – неотъемлемая часть вашего учебного плана.

Опыт показывает, что часов, отведенных нам учебным планом, хватает не всем студентам, чтобы освоить электротехнику. Поэтому не все успешно сдают этот не самый простой предмет. Сайт, я надеюсь, поможет восстановить эти пробелы, какой-то материал повторить, какой-то – освоить самостоятельно (как говорится, раньше студенты учились и подрабатывали, а теперь – работают и подучиваются). Студенты ИТМО найдут здесь  полезные видео, статьи, которые помогут им сдать тесты, статьи, помогающие справиться с домашними заданиями, оформить лабораторные работы и т.п. Надеюсь, заглянут и студенты прочих технических  вузов, которые также обязательно изучают электротехнику.

Я стараюсь доходчиво объяснять своим студентам мой предмет, знаю, какие темы обычно вызывают у них трудности. Постараюсь и сайт наполнить простыми и понятными статьями и видео, чтобы этот нелегкий предмет перестал вызывать у вас сложности. Также вы найдете здесь лекции по электронике и микропроцессорной технике.

Уважаемые школьники! Поверьте, ЕГЭ по физике и математике не так уж и страшны! Можно освоить любые задачи, было бы желание и время. Когда к экзаменам готовишься заранее, обязательно наступает момент, когда появляется уверенность в себе – а это тоже немаловажный фактор в достижении успеха.

Хочется, чтобы на этом сайте вам было удобно, понятно и нескучно! Пишите, если у вас возникнут пожелания: если вам интересна какая-либо тема, а на сайте она еще не раскрыта, я могу сделать статью по вашей просьбе!

Круг интересов любого человека не может ограничиваться только работой, пусть даже и любимой. Я воспитываю троих детей,  увлекаюсь переводами песен с разных языков, сама являюсь автором песен (их пока всего две), играю на гитаре, очень хорошо знаю и очень люблю собирать грибы, обожаю рыбалку, люблю и умею готовить…

easy-physic.ru

Что изучает физика

Многие задаются вопросом: “Что изучает физика?”. Попробуем разъяснить. Слово это греческого происхождения и переводится оно  как природа. Впервые  было зафиксировано в сочинениях величайшего мыслителя Аристотеля, который жил до нашей эры в IV веке. Это одна из древнейших наук, область естествознания, а в России она появилась благодаря М.В. Ломоносову. Он издал первый учебник по этому предмету.

Внимательно приглядевшись к происходящему вокруг нас, мы замечаем все те разнообразные явления или изменения, совершающиеся повсеместно, все то, что изучает физика. Они происходят с веществами и телами в окружающем мире, и называются явлениями. Например: вода в чайнике, стоящая на огне начинает закипать, кусок льда тает в помещении, пропущенный по проволоке электрический ток, раскаляет ее докрасна, молния, гром, ветер. Явления бывают магнитные, механические, звуковые, тепловые, электрические и световые. Наиболее фундаментальные и общие закономерности, определяющие эволюцию и структуру материального мира – это все, что изучает физика.

Физическими явлениями называют все процессы превращения вещества или проявления их свойств, происходящие без изменения состава вещества. Эта наука обладает необыкновенной особенностью. Уникальность состоит в том, что изучает физика простые явления, а с их помощью можно выводить общие законы. Ее задача состоит в том, чтобы изучать и открывать законы, связывающие между собой явления, которые происходят в природе. Они лежат в основе всего естествознания.

Примеров можно привести великое множество. Одни из них – это падение различных тел на землю, вызванное притяжением Земли. Смена ночи и дня связано с вращением ее вокруг своей оси. Многие науки, такие как астрономия, биология, география, химия – все они изучают природу и обязательно применяют законы физики. Все, что изучает эта отрасль знаний, жизненно важно для человеческого существования, развития общества, познания мира и многого другого. Ее значение в современном мире чрезвычайно велико.

Все отличия сегодняшнего мира от прошлых веков произошли в результате применения физических открытий на практике. Основы физики – это эксперименты. Все законы были выведены опытным путем. Они представляют собой количественные соотношения, выраженные математическим языком. В целом физику разделяют на части:

• экспериментальную. Ее цель установить новые факты и проверить гипотезы и известные физические законы;
• теоретическую. Ориентируясь на основы физики, ее законы, объясняются природные явления и предсказываются новые.

Структура науки очень сложная. Она включает различные разделы и дисциплины. В зависимости от того, какие процессы изучаются и какая выделяется форма движения материи, выдвигают механику твердых тел и материальных точек, сплошных сред (акустику включительно) и статику, термо- и электродинамику, оптику, квантовую механику, теорию поля и тяготения.

Очень  интересный раздел – квантовый. Для многих  на слуху, но не каждый знает, что изучает квантовая физика. Это исследование и изучение микромира. Ее задачи – описание взаимодействия материи и энергии в элементарных частицах. Простым языком о такой сложной науке рассказать практически невозможно. Одно из ее понятий квант, который представляет собой элементарную неделимую частицу материи или энергии.

Во многом, что изучает квантовая физика, есть целый ряд парадоксов, необъяснимых вещей, над которыми бились и продолжают биться лучшие умы  планеты. Для примера приведем несколько терминов, с которыми связаны неподдающиеся объяснению явления. К примеру, волночастица – электрон может вести себя, как волна, или принцип неопределенности Гейзенберга – все они не поддаются законам Ньютона.

fb.ru

Физика своими словами

Итак, электростатическое поле – это неизменное во времени поле, которое создается покоящимися электрическими зарядами.
В этом простом определении важно обратить внимание вот на что. Известно, что заряд создает электромагнитное поле, но покоящийся заряд создает только электрическое. Это объясняется тем, что когда заряд покоится, то не возникает сила Лоренца, которая зависит от скорости заряженной частицы, поэтому и не возникает магнитная составляющая электромагнитного поля.

Известно, что в электростатическом поле справедлив закон Кулона, который подозрительно похож на закон Всемирного тяготения Ньютона. Это совпадение совсем не случайно. Об этом я расскажу совсем скоро.

Закон Кулона: два неподвижных электрических заряда отталкивают или притягивают друг друга с силой, пропорциональной произведению величин зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон в векторной форме. k – коэффициент пропорциональности.

Закон Кулона позволяет находить силу с которой одна частица действует на другую. Конечно, можно говорить, что он определяет силу взаимодействия двух частиц, но почему-то такое опредленение вызывает путаницу при решении задач.

В законе Кулона важное физическое значение имеют утверждения об обратной зависимости силы от квадрата расстояния и об аддитивности действия электрических зарядов.

Для простоты закон Кулона используют для точечных зарядов, то есть зарядов, размерами которых можно пренебречь в условиях данной задачи. Понятие точечного заряда аналогично понятию материальной точки, для которой также пренебрегали размерами.

Сила в законе Кулона является ньютоновской, поэтому для нее справедлив 3 закон Ньютона: F=-F

Равновесие зарядов
Нужно добавить, что заряды, создающие электростатическое поле, покоятся под действием неэлектрических сил, например, силы тяжести. Существует теорема Ирншоу, которая утверждает невозможность удержания зарядов в равновесии с помощью только электрических сил, то есть если на заряды действуют только электрические силы, то их равновесная конфигурация будет неустойчива.

Доказательство аддитивности действия электрических зарядов

Рассмотрим систему состоящую из трех зарядов q1, q2, q3.
q1 и q2 поместим условно на расстоянии 10 см друг от друга, а заряд q3 на очень большом расстоянии, из закона Кулона понятно, что он практически не будет действовать на заряды q1 и q2. Затем измерим силу, с которой заряд q2 действует на заряд q1.

Теперь поменяем заряды q2 и q3 местами и измерим силу, с которой заряд q3 действует на q1.

И затем поместим заряды q2 и q3 максимально близко друг к другу на расстоянии 10 см от q1. Будем считать q2 и q3 за один заряд. Измерим с какой силой он деййствует на q1.

Окажется, что сила, действующая на q1, равна сумме первоначально измеренных сил. Этот вывод доказывает утверждение об аддитивности действия электрических зарядов. Также из вывода следует, что сила взаимодействия двух зарядов не изменяется при наличии третьего заряда ( и любого количества зарядов).

Принцип суперпозиции

Независимо от числа зарядов, входящих в систему, закон Кулона можно использовать для вычисления взаимодействия каждой пары. Отсюда следует принцип суперпозиции.

Принцип суперпозиции: сила, действующая на заряд, расположенный в любой точке объединенной системы зарядов, представляет собой векторную сумму сил, которые создаются каждыми зарядами системы в отдельности и действуют на заряд в этой точке.

Принцип суперпозиции не справедлив при очень малых расстояниях или при действии очень больших сил.

yafizik.livejournal.com

Сложная физика – простыми словами

§1 ИСТОЧНИК СВЕТА 
 
 Источники света : Это излучатели электромагнитной энергии в видимой 
(или оптической, т. е. не только видимой, но и ультрафиолетовой и инфракрасной)
 области спектра. Различают естественные источники света и искусственные
 источники света. 
 Это предмет, от которого исходят электромагнитные волны, способные вызвать 
 у человека зрительные ощущения.
 Искусственные источники света — технические устройства различной
 конструкции и различными способами преобразования энергии, основным
 предназначением которых является получение светового излучения
(как видимого так и с различной длиной волны, например инфракрасного). 
В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда 
применяется химическая энергия и другие способы генерации света(например 
триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.). В отличие 
от искусственных источников света, естественные источники света представляют
 собой природные материальные объекты: Солнце, Луна, Полярные сияния, светлячки, 
молнии и проч.
 Естественные источники света — это природные материальные объекты и явления, 
основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. 
В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются 
продуктом производства человека или других разумных существ. К естественным или 
природным источникам света прежде всего относят: Солнце, Луну, планеты, кометы,
 полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых 
организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических
 продуктов и минералов, и проч. Естественныеисточники света играют первостепенную роль 
в существовании жизни на земле и других планетах, и оказывают значительное воздействие
 на окружающую среду.
 Различают три типа источников света: химические, электрические и люминесцентные.   

fizika-prosto.ucoz.ru

основные понятия, формулы, законы. Основные законы физики, которые должен знать человек

Интересоваться окружающим миром и закономерностями его функционирования и развития природно и правильно. Именно поэтому разумно обращать свое внимание на естественные науки, например, физику, которая объясняет саму сущность формирования и развития Вселенной. Основные физические законы несложно понять. Уже в очень юном возрасте школа знакомит детей с этими принципами.

Для многих начинается эта наука с учебника “Физика (7 класс)”. Основные понятия и законы механики и термодинамики открываются перед школьниками, они знакомятся с ядром главных физических закономерностей. Но должно ли знание ограничиваться школьной скамьей? Какие физические законы должен знать каждый человек? Об этом и пойдет речь далее в статье.

Наука физика

Многие нюансы описываемой науки знакомы всем с раннего детства. А связано это с тем, что, в сущности, физика представляет собой одну из областей естествознания. Она повествует о законах природы, действие которых оказывает влияние на жизнь каждого, а во многом даже обеспечивает ее, об особенностях материи, ее структуре и закономерностях движения.

Термин «физика» был впервые зафиксирован Аристотелем еще в четвертом веке до нашей эры. Изначально он являлся синонимом понятия “философия”. Ведь обе науки имели единую цель – правильным образом объяснить все механизмы функционирования Вселенной. Но уже в шестнадцатом веке вследствие научной революции физика стала самостоятельной.

Общий закон

Некоторые основные законы физики применяются в разнообразных отраслях науки. Кроме них существуют такие, которые принято считать общими для всей природы. Речь идет о законе сохранения и превращения энергии.

Он подразумевает, что энергия каждой замкнутой системы при протекании в ней любых явлений непременно сохраняется. Тем не менее она способна трансформироваться в другую форму и эффективно менять свое количественное содержание в различных частях названной системы. В то же время в незамкнутой системе энергия уменьшается при условии увеличения энергии любых тел и полей, которые вступают во взаимодействие с ней.

Помимо приведенного общего принципа, содержит физика основные понятия, формулы, законы, которые необходимы для толкования процессов, происходящих в окружающем мире. Их исследование может стать невероятно увлекательным занятием. Поэтому в этой статье будут рассмотрены основные законы физики кратко, а чтобы разобраться в них глубже, важно уделить им полноценное внимание.

Механика

Открывают юным ученым многие основные законы физики 7-9 классы школы, где более полно изучается такая отрасль науки, как механика. Ее базовые принципы описаны ниже.

1. Закон относительности Галилея (также его называют механической закономерностью относительности, или базисом классической механики). Суть принципа заключается в том, что в аналогичных условиях механические процессы в любых инерциальных системах отсчета проходят совершенно идентично.
2. Закон Гука. Его суть в том, что чем большим является воздействие на упругое тело (пружину, стержень, консоль, балку) со стороны, тем большей оказывается его деформация.

Законы Ньютона (представляют собой базис классической механики):

1. Принцип инерции сообщает, что любое тело способно состоять в покое или двигаться равномерно и прямолинейно только в том случае, если никакие другие тела никаким образом на него не воздействуют, либо же если они каким-либо образом компенсируют действие друг друга. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо воздействовать с какой-либо силой, и, конечно, результат воздействия одинаковой силы на разные по величине тела будет тоже различаться.
2. Главная закономерность динамики утверждает, что чем больше равнодействующая сил, которые в текущий момент воздействуют на данное тело, тем больше полученное им ускорение. И, соответственно, чем больше масса тела, тем этот показатель меньше.
3. Третий закон Ньютона сообщает, что любые два тела всегда взаимодействуют друг с другом по идентичной схеме: их силы имеют одну природу, являются эквивалентными по величине и обязательно имеют противоположное направление вдоль прямой, которая соединяет эти тела.
4. Принцип относительности утверждает, что все явления, протекающие при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета, проходят абсолютно идентичным образом.

Термодинамика

Школьный учебник, открывающий ученикам основные законы (“Физика. 7 класс”), знакомит их и с основами термодинамики. Ее принципы мы коротко рассмотрим далее.

Законы термодинамики, являющиеся базовыми в данной отрасли науки, имеют общий характер и не связаны с деталями строения конкретного вещества на уровне атомов. Кстати, эти принципы важны не только для физики, но и для химии, биологии, аэрокосмической техники и т. д.

Например, в названной отрасли существует не поддающееся логическому определению правило, что в замкнутой системе, внешние условия для которой неизменны, со временем устанавливается равновесное состояние. И процессы, продолжающиеся в ней, неизменно компенсируют друг друга.

Еще одно правило термодинамики подтверждает стремление системы, которая состоит из колоссального числа частиц, характеризующихся хаотическим движением, к самостоятельному переходу из менее вероятных для системы состояний в более вероятные.

А закон Гей-Люссака (его также называют газовым законом) утверждает, что для газа определенной массы в условиях стабильного давления результат деления его объема на абсолютную температуру непременно становится величиной постоянной.

Еще одно важное правило этой отрасли – первый закон термодинамики, который также принято называть принципом сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Согласно ему, любое количество теплоты, которое было сообщено системе, будет израсходовано исключительно на метаморфозу ее внутренней энергии и совершение ею работы по отношению к любым действующим внешним силам. Именно эта закономерность и стала базисом для формирования схемы работы тепловых машин.

Другая газовая закономерность – это закон Шарля. Он гласит, что чем больше давление определенной массы идеального газа в условиях сохранения постоянного объема, тем больше его температура.

Электричество

Открывает юным ученым интересные основные законы физики 10 класс школы. В это время изучаются главные принципы природы и закономерности действия электрического тока, а также другие нюансы.

Закон Ампера, например, утверждает, что проводники, соединенные параллельно, по которым течет ток в одинаковом направлении, неизбежно притягиваются, а в случае противоположного направления тока, соответственно, отталкиваются. Порой такое же название используют для физического закона, который определяет силу, действующую в существующем магнитном поле на небольшой участок проводника, в данный момент проводящего ток. Ее так и называют – сила Ампера. Это открытие было сделано ученым в первой половине девятнадцатого века (а именно в 1820 г.).

Закон сохранения заряда является одним из базовых принципов природы. Он гласит, что алгебраическая сумма всех электрических зарядов, возникающих в любой электрически изолированной системе, всегда сохраняется (становится постоянной). Несмотря на это, названный принцип не исключает и возникновения в таких системах новых заряженных частиц в результате протекания некоторых процессов. Тем не менее общий электрический заряд всех новообразованных частиц непременно должен равняться нулю.

Закон Кулона является одним из основных в электростатике. Он выражает принцип силы взаимодействия между неподвижными точечными зарядами и поясняет количественное исчисление расстояния между ними. Закон Кулона позволяет обосновать базовые принципы электродинамики экспериментальным образом. Он гласит, что неподвижные точечные заряды непременно взаимодействуют между собой с силой, которая тем выше, чем больше произведение их величин и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между рассматриваемыми зарядами и диэлектрическая проницаемость среды, в которой и происходит описываемое взаимодействие.

Закон Ома является одним из базовых принципов электричества. Он гласит, что чем больше сила постоянного электрического тока, действующего на определенном участке цепи, тем больше напряжение на ее концах.

“Правилом правой руки” называют принцип, который позволяет определить направление в проводнике тока, движущегося в условиях воздействия магнитного поля определенным образом. Для этого необходимо расположить кисть правой руки так, чтобы линии магнитной индукции образно касались раскрытой ладони, а большой палец вытянуть по направлению движения проводника. В таком случае остальные четыре выпрямленных пальца определят направление движения индукционного тока.

Также этот принцип помогает выяснить точное расположение линий магнитной индукции прямолинейного проводника, проводящего ток в данный момент. Это происходит так: поместите большой палец правой руки таким образом, чтобы он указывал направление тока, а остальными четырьмя пальцами образно обхватите проводник. Расположение этих пальцев и продемонстрирует точное направление линий магнитной индукции.

Принцип электромагнитной индукции представляет собой закономерность, которая объясняет процесс работы трансформаторов, генераторов, электродвигателей. Данный закон состоит в следующем: в замкнутом контуре генерируемая электродвижущая сила индукции тем больше, чем больше скорость изменения магнитного потока.

Оптика

Отрасль “Оптика” также отражает часть школьной программы (основные законы физики: 7-9 классы). Поэтому эти принципы не так сложны для понимания, как может показаться на первый взгляд. Их изучение приносит с собой не просто дополнительные знания, но лучшее понимание окружающей действительности. Основные законы физики, которые можно отнести к области изучения оптики, следующие:

1. Принцип Гюйнеса. Он представляет собой метод, который позволяет эффективно определить в каждую конкретную долю секунды точное положение фронта волны. Суть его состоит в следующем: все точки, которые оказываются на пути у фронта волны в определенную долю секунды, в сущности, сами по себе становятся источниками сферических волн (вторичных), в то время как размещение фронта волны в ту же долю секунду является идентичным поверхности, которая огибает все сферические волны (вторичные). Данный принцип используется с целью объяснения существующих законов, связанных с преломлением света и его отражением.
2. Принцип Гюйгенса-Френеля отражает эффективный метод разрешения вопросов, связанных с распространением волн. Он помогать объяснить элементарные задачи, связанные с дифракцией света.
3. Закон отражения волн. Применяется в равной степени и для отражения в зеркале. Его суть состоит в том, что как ниспадающий луч, так и тот, который был отражен, а также перпендикуляр, построенный из точки падения луча, располагаются в единой плоскости. Важно также помнить, что при этом угол, под которым падает луч, всегда абсолютно равен углу преломления.
4. Принцип преломления света. Это изменение траектории движения электромагнитной волны (света) в момент движения из одной однородной среды в другую, которая значительно отличается от первой по ряду показателей преломления. Скорость распространения света в них различна.
5. Закон прямолинейного распространения света. По своей сути он является законом, относящимся к области геометрической оптики, и заключается в следующем: в любой однородной среде (вне зависимости от ее природы) свет распространяется строго прямолинейно, по кратчайшему расстоянию. Данный закон просто и доступно объясняет образование тени.

Атомная и ядерная физика

Основные законы квантовой физики, а также основы атомной и ядерной физики изучаются в старших классах средней школы и высших учебных заведениях.

Так, постулаты Бора представляют собой ряд базовых гипотез, которые стали основой теории. Ее суть состоит в том, что любая атомная система может оставаться устойчивой исключительно в стационарных состояниях. Любое излучение или поглощение энергии атомом непременно происходит с использованием принципа, суть которого следующая: излучение, связанное с транспортацией, становится монохроматическим.

Эти постулаты относятся к стандартной школьной программе, изучающей основные законы физики (11 класс). Их знание является обязательным для выпускника.

Основные законы физики, которые должен знать человек

Некоторые физические принципы, хоть и относятся к одной из отраслей данной науки, тем не менее носят общий характер и должны быть известны всем. Перечислим основные законы физики, которые должен знать человек:

• Закон Архимеда (относится к областям гидро-, а также аэростатики). Он подразумевает, что на любое тело, которое было погружено в газообразное вещество или в жидкость, действует своего рода выталкивающая сила, которая непременно направлена вертикально вверх. Эта сила всегда численно равна весу вытесненной телом жидкости или газа.
• Другая формулировка этого закона следующая: тело, погруженное в газ или жидкость, непременно теряет в весе столько же, сколько составила масса жидкости или газа, в который оно было погружено. Этот закон и стал базовым постулатом теории плавания тел.
• Закон всемирного тяготения (открыт Ньютоном). Его суть состоит в том, что абсолютно все тела неизбежно притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше произведение масс данных тел и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между ними.

Это и есть 3 основных закона физики, которые должен знать каждый, желающий разобраться в механизме функционирования окружающего мира и особенностях протекания процессов, происходящих в нем. Понять принцип их действия достаточно просто.

Ценность подобных знаний

Основные законы физики обязаны быть в багаже знаний человека, независимо от его возраста и рода деятельности. Они отражают механизм существования всей сегодняшней действительности, и, в сущности, являются единственной константой в непрерывно изменяющемся мире.

Основные законы, понятия физики открывают новые возможности для изучения окружающего мира. Их знание помогает понимать механизм существования Вселенной и движения всех космических тел. Оно превращает нас не в просто соглядатаев ежедневных событий и процессов, а позволяет осознавать их. Когда человек ясно понимает основные законы физики, то есть все происходящие вокруг него процессы, он получает возможность управлять ими наиболее эффективным образом, совершая открытия и делая тем самым свою жизнь более комфортной.

Итоги

Некоторые вынуждены углубленно изучать основные законы физики для ЕГЭ, другие – по роду деятельности, а некоторые – из научного любопытства. Независимо от целей изучения данной науки, пользу полученных знаний трудно переоценить. Нет ничего более удовлетворяющего, чем понимание основных механизмов и закономерностей существования окружающего мира.

Не оставайтесь равнодушными – развивайтесь!

fb.ru

Сложная физика – простыми словами

Прямолинейность распространения света.Принцип Ферма

Физика в разных своих разделах часто занимается вопросами весьма несхожими. В частности оптика никак не представляется логическим продолжением предыдущих разделов, которыми мы с Вами занимались. И хотя свет представляет собой электромагнитную волну, разговором о которой мы закончили предыдущий раздел “Электричество и магнетизм”, вопросами электромагнитной природы света мы будем заниматься не слишком много, нас скорее будет интересовать собственно волновая природа света, а не то, что это волна электромагнитная.

В свою очередь мы не станем подробно говорить об оптике гео-метрической. Но основные ее законы, видимо, обсудить необходимо. Первым из них является закон прямолинейности распространения све-та. Выглядит он чрезвычайно простым – между двумя точками свет распространяется вдоль прямой. И достаточно естественно возникает вопрос такого рода: “А как же иначе?”

Действительно, такой “способ” распространения света кажется более чем естественным. Но в дальнейшем возникнут достаточно серьезные трудности для понимания – когда мы встретимся с отклонениями от этого закона. Да и едва ли Вам часто приходилось на-блюдать прямолинейное распространение волны – прямолинейность распространения и волновая природа, пожалуй, представляются скорее несовместимыми. Разве что такие два примера.

Примерно плоскими являются морские волны, рожденные ветром и пришедшие к нам с очень большого расстояния. Большое расстояние и плоский характер волны представляются неразрывно связанными. И еще такой пример. Возможно, в кинофильмах о войне Вам случалось обратить внимание на непривычную для современного взгляда форму “динамиков” (тогда они назывались репродукторами) – этакая плоская “тарелка”. В те времена еще не было создано мощных источников звука и достаточно хорошая слышимость достигалась за счет создания по возможности узко направленной в нужном направлении плоской звуковой волны, амплитуда колебаний которой слабо уменьшается с расстоянием.

Прежде всего следует подробнее поговорить о том, что именно мы понимаем под направлением или путем распространения света. Важным здесь оказывается понятие луча. Часто говорят, что, напри-мер, солнечный луч можно легко увидеть в слегка запыленном затем-ненном помещении, если свет проникает в него через небольшое отверстие. Или в тени дерева мы можем видеть отдельные солнечные “зайчики” – места падения лучей, прошедших через промежутки между листьями кроны дерева. Такой “наблюдаемый” луч оказывается прямолинейным и о его отражении и преломлении обычно идет речь при по-становке экспериментов.

Но мы знаем, что свет имеет волновую природу и более строго лучем называется кривая (прямая в частном случае), проведенная перпендикулярно касательным к фронтам волны в разных точках. Это уже достаточно абстрактное понятие, то, что мы можем увидеть в слегка запыленной комнате, лишь приблизительно соответствует та-кому пониманию луча.

Итак, если нет никаких препятствий и среда однородна, то луч света прямолинеен. На рисунке мы соединяем точки A и B прямой и говорим, что свет распространяется вдоль этой прямой. Изображенные пунктирными отрезками касательные к фронтам волны перпендикулярны лучу. Сами фронты не обязательно плоские.

Заметим, что фронт волны образуют точки, в которых фазы колебаний одинаковы. (Вспомним также, что фазой называется аргумент гармонической функции.) Обычно рисуют линии пересечения плоскости рисунка фронтами, на которых достигается максимум амплитуды колебаний. В таком случае говорят о гребнях волн.

Вдоль прямой расстояние между двумя точками минимально. Оказывается, что и в других случаях, когда, например, имеется отражающая поверхность, путь распространения света оказывается таким, что вдоль него время движения волны минимально. Это утверждение называют принципом Ферма – в простейшей, можно сказать, первона-чальной формулировке. Эту формулировку нам еще предстоит в дальнейшем уточнять.

fizika-prosto.ucoz.ru

Физика – это… Что такое Физика?