Какой источник света называется точечным?

В физике и оптике точечным источником света называется источник, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается его действие. Это понятие является физической моделью (идеализацией), аналогичной понятию материальной точки в механике. В реальности любой объект имеет объем, но для упрощения расчетов во многих задачах его представляют как геометрическую точку, излучающую свет. Критерии определения Чтобы источник света можно было считать точечным, должны соблюдаться определенные условия:

• Геометрический фактор: Расстояние от источника до освещаемого объекта или наблюдателя должно быть во много раз больше, чем линейные размеры самого источника.
• Угловой размер: Источник должен иметь пренебрежимо малый угловой размер с точки зрения наблюдателя.

Примеры

1. Звезды: Несмотря на свои колоссальные размеры (миллионы километров в диаметре), из-за огромных расстояний до Земли они воспринимаются и рассчитываются как точечные источники.
2. Лампочка на большом удалении: Если вы смотрите на уличный фонарь с расстояния в один километр, его можно считать точечным. Однако, если вы стоите в метре от него, он уже является протяженным источником.
3. Лазерный луч: В определенных оптических схемах узкий пучок света, выходящий из малого отверстия, принимается за точечный.

Физическое значение Использование модели точечного источника позволяет:

• Геометрическая оптика: Легче строить ход лучей и находить границы теней. Точечный источник дает резкую тень с четкими границами.
• Закон обратных квадратов: Освещенность $E$ от точечного источника обратно пропорциональна квадрату расстояния $r$ до него:
  $E=\frac{I}{r^2}\cos \alpha$ где $I$ — сила света, а $\alpha$ — угол падения лучей. Волновая оптика: Точечный источник является центром распространения сферических световых волн.

Протяженные источники Если размеры источника соизмеримы с расстоянием до объекта, он называется протяженным. В отличие от точечного, протяженный источник создает не только полную тень, но и полутень (область пространства, куда свет попадает лишь частично). Я могу рассчитать освещенность для конкретного случая или построить схему образования тени и полутени для вас.