الضوء الهندسي

‏إن الضوء المرئي شكل من أشكال الطاقة ، والتي تنتشر كموجات كهرمغناطيسية تنطلق من مصدر الضوء في جميع الاتجاهات ، ولعل أول ما يخطر بالبال هو ان الموجات ومن كافة الأنواع لا تسير في خطوط مستقيمة ، فنحن نسمع الصوت من مصادر بيننا وبينها حواجز ، كذلك فإن موجات الماء تتجاوز الصخور في طريقها لتلتقي بعدما ثانية .

‏وهنا ، لا نستطيع القفز إلى الاستنتاج بان الموجات لا تسير في خطوط مستقيمة ، فماذا لو اعترض الصوت جسم كبير جدا (جبل مثلا) وماذا لو اعترض موجات البحر جسم ذو امتداد (ككاسر الأمواج الأسمنتي) .

‏والصحيح انه وفي أحوال معينة ، يمكن اعتبار الموجات تسير بخطوط مستقيمة إلى درجة كبيرة من الدقة ، وهذه الأحوال عبارة عن ثلاثة شروط :

الأول : ان تكون الأدوات والحواجز المستعملة مع الموجات ذات أبعاد أكبر بكثير من الطول ‏الموجي للموجات .

‏الثاني : إهمال ما يحدث عند الحواف بشكل دقيق وتفصيلي والاكتفاء ، بالنمط العام . الثالث : أن نأخذ حزمة موجية (ضوئية) سمكها أكبر بكثير من طول الموجة .

‏فاذا تحققت هذه الشروط أمكننا اعتبار أن الموجات تسير في خطوط مستقيمة ، وبالتالي يمكن الاستعاضة عن تتبع الموجة كاملة بتتبع نقطة على مقدمة الموجة في أثناء انتشار هذه الموجة وهذا ما يعرف بالشعاع ؛ والشعاع دائما عمودي على مقدمة الموجة .

‏ومن هنا يمكن معاملة الموجات كحزم من الأشعة ترسم كخطوط مستقيمة ، ومن ثم نتتبع انعكاسها وانكسارها في المرايا والعدسات وغيرها . إن الاستعاضة عن الموجة بالأشعة ، والتي نرسمها كخطوط مستقيمة هو ما يعرف بالضوء الهندسي ، والحقيقة أن معالجة الضوء هندسيا أسهل بكثير من معالجتها كموجات باستمرار .

‏إلا إننا في حسابات معينة نرى أن معالجة الموضوع باستخدام الموجات مفيد للغاية ؛ اذ نستخسها لمعرفة كيفية انتشارها ونستخدم مادة لمعرفة كيفية انتشار الموجات . وينص هذا المبدأ على ما يأتي : يمكن اعتبار أي نقطة على مقدمة الموجة كمصدر لموجات كروية ثانوية ، والغلاف المغلف لهذه الموجات الثانوية هو عبارة عن مقدمة الموجة الجيدة . انظر الشكل التالي .