Дослід з променями світла
На досліді можна перевірити, як промені світла змінюють напрямок при переході, наприклад, з повітря у воду. Візьміть непрозорий металевий або порцеляновий кухоль. На дно її покладіть чаркою 5-6 монет. Тепер, не спускаючи погляду з монет, відводьте голову до тих пір, поки край кружки не закриє їх від вас. Не змінюючи положення голови, повільно лийте в кухоль воду. Промені світла почнуть потрапляти у око і монети знову стануть видимими. Малюнок пояснює це. Промені, що відбиваються монетами, після виходу з води заломлюються і потрапляють у око. При цьому монети та дно кружки, представляючись на прямому продовженні променів зору, здаються піднятими.
Промені світла таке "роблять" постійно. Візьміть склянку, наповніть її водою, опустіть у неї ложку. Ви побачите, що там, де ложка входить у воду, вона ніби переломлюється, ламається. Насправді, заломлюються промені світла (див. малюнок) і таке явище називається заломленням світла.
Поняття промені світла є наближенням геометричної оптики. У цьому визначенні мається на увазі, що хід світлового променя залежить від поперечних розмірів пучка світла. Насправді вузький пучок світла поширюється не в якомусь одному напрямку, а має кінцевий кутовий розподіл. Однак у тих випадках, коли характерні поперечні розміри пучків світла досить великі в порівнянні з довжиною хвилі, можна знехтувати розбіжністю пучка променів світла і вважати, що він поширюється в одному напрямі: вздовж світлового променя. Взагалі, вважається, що це властивості середовища, крізь який проходять промені світла, змінюються на відстанях порядку довжини хвилі світла дуже слабко. Тому якщо властивості середовища не залежать від координат (тобто якщо середовище однорідне), то промені світла є прямими.
Нагадаємо, що є пучок променів світла - це набір близьких світлових променів. Поперечні розміри пучка нічого не заставляє залишатися постійними, оскільки різні світлові промені не паралельні друг другу. Важливим випадком пучків променів світла є гомоцентричні пучки, тобто такі пучки, всі промені якого перетинаються у точці простору. Такі пучки світла можуть бути формально одержані з точкового джерела світла за допомогою ідеальної лінзи. Негомоцентричні пучки не сходяться в одну точку простору.
