انتشار الضوء في خطوط مستقيمة

إذا اعتبرنا مصدراً ضوئياً نقطياً يصدر حزمة ضوئية من خلال ثقب صغير، فإنه يمكننا رؤية حدود هذه الحزمة الضوئية بنفث دقائق من الدخان أو الطباشير في مسارها، وإذا وضعنا في طريقها حاجزاً به ثقب أضيق من الأول، فإننا نحصل على حزمة ضوئية ضيقة. وإذا نجحنا في وضع ثقب صغير جداً في طريق الضوء المنبعث من المصدر النقطي بحيث تحصل على أضيق حزمة ضوئية ممكنة، فإنها عندئذ تسمى شعاعاً ضوئياً. والواقع أنه لا يمكن الحصول عملياً على شعاع ضوئي

وإنما نتحدث عنه من الناحية النظرية فقط لنفيد من تصوره في وصف سلوك الضوء وتحديد مساراته وتكوين صور الأجسام.

ومن أهم خصائص الضوء أنه ينتشر ، أو ينتقل خلال الأوساط المتجانسة في خطوط مستقيمة، ويستدل على ذلك بتكوين الظلال عندما يعترض مسار الأشعة الضوئية عائق معتم. فإذا كان مصدر الضوء نقطياً كان الظل هو المسقط الهندسي للعائق، شكل (1أ) أما إذا كان مصدر و ممتداً، فإن المسقط الهندسي للعائق يتكون من منطقة ظل داخلية ومنطقة شبه ظل خارجية الضوء

متدرجة العتمة (شكل 1ب).

شكل (أ-1).

أ منطقة الظل AB للجسم AB من مصدر نقطى S.

ب منطقة شبه الظل نتيجة المصدر الممتد "S.

وقد كان الحسن بن الهيثم أول من برهن عملياً على صحة مبدأ الانتشار المستقيم للضوء وتكون الصور المقلوبة للمرئيات بتجربة الغرفة المظلمة، أو الخزانة ذات الثقب، فهو يقول في المقالة الأولى من كتابه "المناظر"  إذا كان في موضع واحد عدة سرج في أمكنة متفرقة وكانت جميعها مقابلة لثقب واحد، وكان ذلك الثقب ينفذ إلى مكان مظلم، وكان مقابل ذلك الثقب في المكان المظلم جدار، فإن أضواء تلك السرج تظهر على ذلك الجدار متفرقة، وبعدد تلك السرج وكل واحد منها مقابل لواحد من السرج على السمت (الخط) المستقيم الذي يمر بالثقب، وإذا ستر واحد من السرج بطل من الأضواء التي في الموضع المظلم الضوء الذي كان يقابل ذلك السراج فقط، وإن رفع الساتر عن السراج عاد ذلك الضوء إلى مكانه.وتتوقف درجة وضوح الصورة المتكونة بهذه الطريقة على سعة الثقب وشدة استضاءةالجسم، (شكل 2).