Оптичні
явища, які спостерігаються у природі доступні для спостереження як дорослим так
і дітям, які навчаються в школі. Ці явища викликають цікавість, здивування і
багато запитань, щодо їх виникнення. Відповіді на такі запитання не завжди
можна знайти у шкільних підручниках з фізики. Подібні питання є основою для
формування світогляду дітей і зрештою фізичної картини світу.
Вивчення таких
явищ, особливо механізмів їх виникнення, сприяє правильному розумінню законів
фізики, природи світла і усуває хибні перекручення та тлумачення, які ведуть до
спотворення істинної природи матеріальної єдності світу.
Оптичні явища які спостерігаються у
природі пов’язані з властивостями світла.
Світло — це електромагнітні хвилі
видимого спектру. До видимого діапазону належать електромагнітні хвилі в
інтервалі частот, що сприймаються людським оком тобто з довжиною хвилі від 390
до 750 нанометрів. У фізиці термін «світло» має дещо ширше значення і є
синонімом до оптичного випромінювання, тобто включає в себе інфрачервону та ультрафіолетову
області спектру. Як і
будь-які інші електромагнітні хвилі світло характеризується частотою, довжиною
хвилі, поляризацією й інтенсивністю. У вакуумі світло розповсюджується зі
сталою швидкістю, яка не залежить від системи відліку — швидкістю світла.
Швидкість поширення світла в речовині залежить від властивостей речовини і
загалом менша від швидкості світла у вакуумі. Довжина хвилі зв'язана з частотою
законом дисперсії, який також визначає швидкість поширення світла в середовищі.
Взаємодіючи з речовиною, світло розсіюється і поглинається. При переході з
одного середовища в інше змінюється швидкість розповсюдження світла, що
призводить до заломлення. Поряд із заломленням на границі двох середовищ світло
частково відбивається. Заломлення та відбивання світла використовується в
різноманітних оптичних приладах: призмах, лінзах, дзеркалах, що дозволяють
формувати зображення. Звичайне денне світло складається з некогерентних
електромагнітних хвиль із широким набором частот.
Таке світло заведено називати білим. Біле світло має
спектр, що відповідає спектру випромінювання Сонця. Світло з іншим спектром
сприймається як кольорове. Дисперсія світла, тобто різна швидкість
розповсюдження світлових променів з різною частотою у середовищі, дозволяє
розкласти світло на кольорові складові. Як і будь-яка інша електромагнітна
хвиля світло характеризується поляризацією. Денне світло зазвичай
неполяризоване, або частково поляризоване. Ступінь поляризації світла
змінюється при кожному акті відбивання від будь-якої поверхні або проходження
через будь-яке середовище.
Перші теорії про природу світла - корпускулярна і
хвильова - з'явилися в середині 17 століття. Згідно нової теорії (або
корпускулярної теорії) світло являє собою потік часток (корпускул), які
випускаються джерелом світла. Ці частинки рухаються в просторі і взаємодіють з
речовиною за законами механіки. Ця теорія добре пояснювала закони
прямолінійного поширення світла, його відображення і заломлення.
Основоположником цієї теорії є Ньютон. Згідно хвильової теорії світло являє
собою пружні поздовжні хвилі в особливій середовищі, що заповнює весь простір -
світлоносний ефірі. Гіпотеза про хвильову природу світла висловлена Гуком, а
розвиток вона отримала в роботах Гюйгенса, Френеля, Юнга.
Відповідно до сучасних уявлень, світло має двоїсту
корпускулярно - хвильову природу. В одних явищах світло виявляє властивості
хвиль, а в інших - властивості частинок. Хвильові та квантові властивості
доповнюють один одного.
