Із п'яти органів чуття найбільше інформації про довкілля дає нам зір. Однак бачити навколишній світ ми можемо тільки тому, що нам в очі потрапляє світло. Отже, починаємо вивчення світлових, або оптичних (від грецьк. optikos — зоровий), явищ — таких, що пов'язані зі світлом.
Зі світловими явищами ви зустрічаєтеся щодня, адже вони є частиною природних умов, у яких ми існуємо.
Деякі зі світлових явищ здаються нам справжнім дивом, наприклад міражі в пустелі, полярні сяйва. Проте погодьтеся, що й більш «звичні» світлові явища: виблиск краплинки роси в сонячному промені, місячна доріжка на плесі, семибарвний міст веселки після літнього дощу, блискавка в грозових хмарах, мерехтіння зір у нічному небі — теж є дивами, бо вони роблять світ навколо нас чудовим, сповненим чарівної краси та гармонії.
Джерела світла — це фізичні тіла, частинки (атоми, молекули, йони) яких випромінюють світло.
Залежно від походження розрізняють природні й штучні (створені людиною) джерела світла.
До природних джерел світла належать, наприклад, Сонце й зорі, розпечена лава та полярні сяйва, деякі світні об’єкти з-поміж тварин і рослин (глибоководна каракатиця, світні бактерії, світлячки).
Природні джерела не можуть задовольнити потребу людини у світлі, тому ще в давнину почали створювати штучні джерела світла. Спочатку це були вогнище й каганець, пізніше — свічки, оливні та гасові лампи; наприкінці XIX ст. було винайдено електричну лампу. Зараз різні види електричних ламп використовують усюди.
Джерела світла поділяють на теплові та люмінесцентні.
Теплові джерела випромінюють світло завдяки тому, що мають високу температуру.
Для світіння люмінесцентних джерел світла не потрібна висока температура: світлове випромінювання може бути доволі інтенсивним, а джерело при цьому залишається відносно холодним. Прикладами люмінесцентних джерел світла є полярне сяйво та морський планктон, екран телефону і світловий індикатор, світлодіодна лампа та лампа денного світла, дорожній знак і дороговказ, вкриті люмінесцентною фарбою, тощо.
Джерело світла, яке випромінює світло однаково в усіх напрямках і розмірами якого, зважаючи на відстань до місця спостереження, можна знехтувати, називають точковим джерелом світла.
Джерела світла, що не є точковими, називають протяжними джерелами світла.
Приймачі світла — це пристрої, які змінюють свої властивості через дію світла та за допомогою яких можна виявити світлове випромінювання.
Приймачі світла бувають штучними і природними. У будь-якому приймачі світла енергія світлового випромінювання перетворюється на інші види енергії — теплову, яка виявляється в нагріванні тіл, що поглинають світло, електричну, хімічну та навіть механічну. Унаслідок таких перетворень приймачі певним чином реагують на світло або на його зміну.
Штучним є фотоелектричний приймач світла - фотоелемент. Фотоелементи використовують, наприклад, в деяких системах охорони та в дверях, які автоматично відкриваються перед відвідувачем супермаркета.
У сонячних батареях фотоелементи перетворюють енергію світла на електричну енергію. Сучасні сонячні електростанції — це великі «енергетичні поля» із сонячних батарей.
У сучасних цифрових фотоапаратах використовують матрицю, яка складається з великої кількості фотоелементів. Кожен із цих елементів приймає «свою» частину світлового потоку, перетворює її на електричний сигнал і передає його в певне місце екрана.
Тривалий час для отримання фотографій застосовували лише фотохімічні приймачі світла (фотоплівка, фотопапір), в яких у результаті дії світла відбуваються певні хімічні реакції.
Природними приймачами світла є очі живих істот. Під дією світла в сітківці ока відбуваються певні хімічні реакції, виникають нервові імпульси, внаслідок чого мозок формує уявлення про довкілля.
Швидкість с поширення світла є величезною, й у вакумі вона становить приблизно триста тисяч кілометрів за секунду:
* Під час розв’язування задач будемо використовувати приблизне значення швидкості поширення світла у вакуумі: с = 300 000 км/с = 3 ⋅ 108 м/с.
Світло долає багатокілометрові відстані за тисячні частки секунди. Саме тому в разі, коли відстань від приймача до джерела світла є невеликою, здається, що світло поширюється миттєво. А от від далеких зір світло йде до нас тисячі й мільйони років.
