В однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Середовище називають однорідним, якщо густина речовини, з якої воно складається, в усіх точках однакова.

Про прямолінійне поширення світла ще за 300 років до нової ери писав засновник геометрії Евклід. Цілком можливо, що поняття прямої лінії виникло з уявлень про прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі.

Світло від будь-якого джерела, наприклад електричної лампи, поширюється в усіх напрямках. Якщо від джерела світла провести пряму лінію, ми отримаємо промінь світла.

Промінь світла — це уявна лінія, уздовж якої поширюється світло.

У реальному житті ми маємо справу тільки з пучками світла. Хоча, погодьтеся, для нас є звичним, коли говорять: промінь сонця, промінь прожектора, зелений промінь тощо. Насправді з погляду геометричної оптики правильно було б казати: пучок сонячних променів, пучок зелених променів тощо.  

Закон прямолінійного поширення світла:

У прозорому однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно.

Про цей закон ще понад 2500 років тому писав давньогрецький учений Евклід. У геометрії поняття променя та прямої лінії виникли на основі уявлення про світлові промені.

Унаслідок того, що в однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно, ми можемо спостерігати тіні і півтіні, фази Місяця, сонячні і місячні затемнення.

Якщо розміри джерела світла набагато менші за відстань від джерела світла до екрана, то таке джерело називають точковим джерелом світла. 

Утворення півтіні також підтверджує закон прямолінійного поширення світла. У даному випадку джерело світла складається з багатьох точкових джерел, кожне з яких випромінює світло. На екрані є ділянки, у які світло від одних точкових джерел потрапляє, а від інших - ні, там і утворюється півтінь. У центральну частину екрана не потрапляє світло від жодного точкового джерела, там спостерігається повна тінь. 

Утворення повної тіні й півтіні в космічних масштабах ми спостерігаємо під час сонячного та місячного затемнень. Унаслідок обертання Місяця навколо Землі іноді стається так, що Місяць, Сонце і Земля опиняються на одній прямій. Якщо при цьому Місяць розташований між Сонцем і Землею, то тінь від Місяця падає на Землю, — на Землі спостерігається сонячне затемнення. У тих місцях Землі, на які впала повна тінь Місяця, спостерігається повне сонячне затемнення, а в місцях півтіні — часткове сонячне затемнення. За рік на Землі спостерігається 2-5 сонячних затемнень. 

Коли Місяць, обертаючись навколо Землі, потрапляє в зону тіні, яку відкидає Земля, настає місячне затемнення. За рік на Землі спостерігається 2-4 місячних затемнення. 

Першими приладами для вимірювання часу були сонячні годинники. Дія сонячного годинника базується на тому, що довжина та розташування тіні від освітлюваного сонцем предмета змінюються протягом дня.

Питання для самоперевірки

1. Як поширюється світло в однорідному середовищі?

2. Що таке промінь світла?

3. Яке джерело світла ми вважаємо точковим?

4. Які явища свідчать про прямолінійне поширення світла?

5. Назвіть основні фази Місяця.

6. Коли виникають сонячні і місячні затемнення?

Задачі

1. Розташуйте свічку або настільну лампу на відстані 30-40 см від стіни. Між стіною та свічкою помістіть долоню. Змінюючи відстань від свічки до долоні, спостерігайте зміни, що відбуваються на стіні. Опишіть і поясніть свої спостереження.

2. Запропонуйте спосіб, як, використовуючи шпильки, можна перевірити, чи є прямою лінія, проведена на картоні.

3. Виготовте камеру-обскуру (від латин. camera — кімната, obscura — темна), або, як її ще називають, пінхол-камеру (від англ. pinhole camera — камера з отвором). Схему дії цього пристрою знайдено в роботах Арістотеля (IV ст. до н. е.) і китайського філософа Мо Ті (V ст. до н. е.). Камеру-обскуру вважають «попередницею» сучасного фотоапарата.

Для виготовлення камери:

1) візьміть картонну коробку та зробіть екран: виріжте в одній із стінок коробки невелике віконце (рис. 5, а) і заклейте віконце калькою (рис. 5, б);

2) на протилежному боці коробки зробіть отвір діаметром приблизно 1 мм (рис. 5, в).

У затемненому приміщенні наведіть отвір у камері на запалену свічку й отримайте зображення полум’я на екрані. Яким є це зображення: прямим чи перевернутим, збільшеним чи зменшеним, чітким чи розмитим? Згадайте закон прямолінійного поширення світла та поясніть, як утворюється це зображення.