double arrow

Розвиток уявлень про природу світла. Світлові хвилі. Принцип Гюйгенса. Когерентність часова та просторова.

Тема 5: ХВИЛЬОВА ТА КВАНТОВА ОПТИКА

Лекція 18. Хвильова оптика. 

  План

1. Розвиток уявлень про природу світла. Світлові хвилі. Принцип Гюйгенса. Когерентність часова та просторова.    

2. Інтерференція світлових хвиль. Способи спостереження інтерференції світла. Інтерференція світла при відбиванні від тонких плівок.

3. Дифракція хвиль. Принцип Гюйгенса - Френеля. Дифракція Френеля від найпростіших перепон (диск, отвір, півплощина).

4. Дифракція Фраунгофера від щілини. Дифракційні грати.

5. Дифракція рентгенівських променів. Закон Вульфа -Брегга.

6. Поляризація світла. Природне та поляризоване світло. Ступінь поляризації. Закон Малюса. Поляризація при відбиванні та заломленні.

7. Поляризація при подвійному променезаломленні. Обертання площини поляризації. Ефект Фарадея.

 

Розвиток уявлень про природу світла. Світлові хвилі. Принцип Гюйгенса. Когерентність часова та просторова.

    Оптика – розділ фізики, який вивчає світлові явища. Погляди на природу світла змінювалися з розвитком наукових поглядів. Тривалий час паралельно існували дві теорії: корпускулярна, прибічником та засновником якої був Ньютон та хвильова, запропонована Х. Гюйгенсом. Обидві теорії мали як позитивні, так і негативні сторони і пояснювали світові явища з різних точок зору. З розвитком електоромагнетизму з’явилася електромагнітна теорія світла, що грунтується на рівняннях Максвела і пояснює факти, які не могли пояснити ні теорія Ньютона, ні Гюйгенса.

    Світло – складне явище. В одніх випадках воно поводить себе як електромагнітна хвиля, в інших- як потік особливих частинок – фотонів. Розглянемо явища, що пояснюються хвильовою природою світла.

    В електромагнітних хвилях здійснюють коливання вектори напруженостей електричного та магнітного полів. Оскільки фізиологічна, хімічна, біологічна та інші дії світла пов’язані з електричною складовою, то доцільно вести мову тільки про неї. Вектор напруженості електричного поля назвемо світловим вектором. Він описується рівнянням

 

k - хвильове число, r –відстань за напрямком поширення світлової хвилі,

А – амплітуда напруженості електричного поля.

    Відношення швидкості світлової хвилі у вакуумі до фазової швидкості v в середовищі називається абсолютним показником заломлення світла

або

Значення абсолютного показника заломлення характеризує оптичну густину середовища: чим більший показник заломлення, тим більш густим є середовище. Довжини світлових хвиль у вакуумі знаходяться в межах

                               

В речовині довжини світлових хвиль змінюються: .

Частоти видимого світла лежать у межах:

    Розповсюдження світлових хвиль в середовищі пояснене в свій час Гюйгенсом та отримало назву принципу Гюйгенса:

Кожна точка фронту хвилі є джерелом вторинних сферичних хвиль, огинаюча яких є фронтом хвилі в наступний момент часу. Виходячи з вищесказаного, можна пояснити як закони відбивання та заломлення, так і хвильові явища.

В експериментах по спостереженню результатів накладання кількох світлових хвиль (інакше кажучи — світлових променів) необхідно, щоб вони були когерентними (тобто взаємозв'язаними).

Дві хвилі когерентні, якщо:

а) ;

б) їх фази або збігаються (), або ні (),

але .

Світло являє собою накладання великого числа хвиль від багатьох мікро-джерел (атомів речовини), які випромінюють незалежно один від одно­го (неузгоджено).

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: