五、如何证明月亮不是光源？光沿直线传播？

emmmmmmm......

这两个问题是今天备课的时候偶然讨论到的。简单搜索了下，发现网上好像没有什么比较好的、类似于“思想实验”的回答，所以把自己的想法记录下来吧。

1. 如何证明月亮不是光源？

一般我们对于光源的定义是“能够自发光、且正在发光的物体”，例如太阳、燃烧的蜡烛等，因此像月亮这种依靠反射光才能看到的星体自然就不是光源了。

——以上这段话基本上老师都“告诉”过你，但，万一老师说的是错的呢？

反证法：假设月亮跟太阳一样是个光源，那么它就应该和太阳一样，能一直保持圆形的样子，而不会出现阴晴圆缺的各种月相（补一句，这里默认了地球和月球之间没有其他东西挡住视线...）。

证明完毕。

2. 如何证明光沿直线传播？

这个首先要确定下前提条件，那就是光是在所谓的“各向同质且均匀的介质”中传播的，而且光线是不能透过不透明物体传播的。

OK，网上搜索的解释方法大都是通过举例而来的——”你看比如小孔成像、影子的形成等等现象，这都说明了光是沿直线传播的呀“——这总让我觉得有些不清不楚而且有用结论来解释原因的嫌疑。那么接下来就用生活中的常见现象：影子，来尝试简单解释下这个问题。

图一

首先看到图一，这里面的圆形代表光源，长方形代表形成影子的挡板，光源发出的光被挡板挡住一部分后，在地上形成了影子；然后图中标出了为了形成这个影子、光线可能走过的三条轨迹：路线1是沿着挡板上缘经过的直线，路线2是从挡板上方“跳”过去的轨迹，路线3是随机前进的一条轨迹。

那么，光线实际走过的路径是三条路线中的哪一个呢？——当然是路线1，老师告诉我的！

还是反证法证明吧...不过需要先把问题再次简化一下。

我们可以看到，路线2和路线3的光线其实都是为了“绕过”挡板而存在的，所以其本质上是一样的，故而我们把它俩合为一个，只考虑路线2就行了。

图二

如图二，路线1代表从挡板上缘沿直线传播的光线，路线2代表”绕过“挡板传播的光线，它们都能在地上形成长度为 s 的影子，而且路线2的光线比挡板上缘高出的距离为 h 。

假设光线实际是沿着路线2传播的，那么此时若在挡板上方放置一个高度小于 h 的不透光小木块（见图二中的虚线长方形），则光线应该还是能沿着路线2到达地上并形成长度同样为 s 的影子——因为小木块并没有挡住路线2——但生活经验告诉我们，在光源和距离等不变的条件下，长得高的人的影子就是比矮个子的影子长，也就是说假设是不成立的，光线确实是按照路线1，沿着直线传播的。

证明完毕。