Если между точечным источником и экраном поместить трубу с гладкой внутренней поверхностью, то на экране возникнет система концентрических колец. Объясните причину их возникновения.
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Точечный источник \(S\) стоит на оси трубы (или близко к оси — картина чуть размоется, но кольца останутся). Прямой, ни разу не отражённый свет даёт яркое пятно в центре экрана.
Луч, вышедший под углом \(\theta\) к оси и ударивший в стенку, отражается с тем же углом (нормаль радиальна) и снова идёт под углом \(\theta\). После одного отражения он попадает на экран в точке, отстоящей от центра на расстояние, которое однозначно задано \(\theta\) и геометрией (длина трубы, расстояние до экрана). Все такие лучи из-за осевой симметрии садятся на окружность — первое кольцо.
Два отражения: луч «зигзагом» проходит трубу и выходит под тем же \(\theta\), но уже с другой прицельной дальностью. Это второе кольцо, большего радиуса. Три отражения — третье, и так далее. Чем больше отражений, тем круче зигзаг и тем дальше от центра кольцо.
Кольца резкие, потому что все лучи с данным числом отражений собираются на одной окружности. Яркость дальних колец падает: часть света теряется при каждом отражении, да и телесный угол крутых лучей меньше.