Свет как электромагнитная волна

Максвеллу создать электромагнитную теорию поля. Он доказал, что в природе должны существовать электромагнитные волны. Максвелл рассчитал скорость распро­странения электромагнитных волн в вакууме и в среде: υ=с/ . где с — скорость их распространения в вакууме, ε и μ -диэлектрическая и магнитная проницаемость среды. Свет — это электромагнитные волны.

Таким образом, волновая теория о при­роде света эволюционировала в электромагнитную теорию света. Согласно этой теории свет — это электромагнитные волны опре­деленного оптического диапазона. Оптическое излучение в пределах длин волн от 760 нм до 380 нм способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе. Следовательно, оно является видимым. Оптическое излуче­ние с λ > 760 нм называется инфракрасным, а с λ < 380 нм — ультрафиолетовым.Как любые электромагнитные волны, световые волны могут быть описаны с помощью вектора напряженности Ё электриче­ского поля и вектора магнитной индукции В магнитного поля волны. Но при действии света на вещество, основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны атомов вещества, поэтому световые волны описывают­ся уравнением:E=E₀cos(ωt-2πr/λ).Где E₀-амплитуда напряжонности, ω-циклическая честота, λ-длина волны,r- расстояние до источника света.

Скорость света

Скорость света в вакууме — одна из наиболее важных фи­зических констант..Поскольку скорость рас­пространения света очень ве­лика, свет затрачивает замет­ное время лишь на прохождение очень больших расстояний. Следовательно, для определения скорости света следует определять либо очень малые промежутки времени, либо астрономические расстояния.Впервые скорость света измерил датский астроном Ремер в 1676 г., Первое наблюдение было проведено в то время когда Земля, дви­гаясь вокруг Солнца, находилась ближе всего к Юпитеру. По­вторное наблюдение, проведенное через 6 месяцев, когда Земля удалилась от Юпитера примерно на диаметр своей орбиты, пока­зало, что Ио опоздал появиться из тени Юпитера на 22 мин. Это запаздывание вызвано тем, что свет тратит 22 мин на прохожде­ние расстояния, примерно равное диаметру земной орбиты. Раз­делив это расстояние на время запаздывания, Ремер нашел ско­рость света (215000 км/с). Впоследствии были разработаны другие, более точные методы лабораторных измерений скорости света.

В 1881 г. Майкельсон определил скорость света с помощью вращающейся восьмигранной зеркаль­ной призмы Для своих измерений Майкельсон воспользо­вался двумя горными вершинами: Антонио и Вильсон (в Калифорнии), расстояние между кото­рыми (35,426 км) было тщательно измерено. На вершине горы Вильсон был установлен сильный источник 5, свет от которого, проходя через щель, падал на восьмигранную зеркальную призму А. От­раженный от зеркальной грани призмы свет попадал на вогнутое зеркало В, установленное на вершине горы Антонио. Далее свет падал на зеркало т и, отражаясь от него, падал на другую точку зеркала В, после чего попадал на вторую грань зеркальной приз­мы А и отражался. Отраженный свет улавливался с помощью зрительной трубы С. Вышедший из щели свет мог попасть в зри­тельную трубу только при том условии, если за время распростра­нения света с одной горы на другую и обратно в расположении зеркал ничего не изменилось.

Зеркальная призма А при помощи мотора приводилась во вращение, причем скорость мотора регулировалась так, чтобы че­рез зрительную трубу щель S была видна непрерывно. Это могло быть только при том условии, если за время поворота призмы на 1/8 оборота свет проходил путь, равный двойному расстоянию между вершинами гор. Зная число оборотов зеркала в секунду и пройденный светом путь, Майкельсон нашел, что скорость света в воздухе

Скорость света в различных веществах, как показывают опыты, неодинакова. В воде, например, скорость света около 225000 км/с, в стекле около 200000 км/с.