Теория
Свет представляет собой электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Во многих задачах достаточно описывать не волновую структуру поля, а направление распространения света. Такой подход составляет основу геометрической оптики. В нём используются идеализированные понятия светового луча и точечного источника. Эти модели позволяют устанавливать границы освещённых областей и рассчитывать размеры теней с помощью геометрии.
Световой луч — воображаемая линия, касательная к которой указывает направление переноса световой энергии. В простейших построениях луч изображают линией со стрелкой. Луч не является тонким материальным стержнем. Реальный световой пучок обладает поперечным размером, а геометрическая линия толщины не имеет. Различение модели и реального пучка важно при объяснении опытов: чертёж отображает направление, а не изображает отдельную видимую нить.
В однородной прозрачной изотропной среде свет распространяется прямолинейно. Однородность означает одинаковые оптические свойства в разных точках, изотропность — отсутствие зависимости этих свойств от направления. В школьных задачах такими средами обычно приближённо считают спокойный воздух или однородное стекло. Указание условий существенно: прямолинейность нельзя безоговорочно переносить на любую неоднородную среду.
Первый опыт проводится с небольшим источником света и несколькими непрозрачными экранами с отверстиями. Свет проходит через все отверстия, если источник, отверстия и наблюдаемая область находятся на одной прямой. При смещении среднего экрана прохождение света прекращается. Объяснение состоит в том, что непрозрачная часть экрана перекрывает прямой путь. Отверстия и расстояния выбирают так, чтобы геометрическое описание было пригодно.
Точечным называют источник, размеры которого можно пренебрежимо уменьшить по сравнению с существенными расстояниями в задаче. Это не отдельный тип лампы, а приближение. Один и тот же небольшой светящийся объект на большом расстоянии может считаться точечным, а вблизи — протяжённым. Решение зависит и от требуемой точности. У точечного источника рассматриваемые лучи расходятся из одной геометрической точки.