Для электромагнитной волны вектор Умова

где υ – скорость волны,

w – объемная плотность энергии электромагнитной волны (энергия волны в единице объема):

объемная плотность складывается из объемных плотностей электрического и магнитного полей:

- в любой момент времени

Свет – это электромагнитная волна, испускаемая сильно нагретыми телами, в диапазоне от 400 нм (для фиолетового света) до 750 нм (для красного света).

25)Свет как волна. Интерференция. Классические интерференционные опыты. Дисперсия.

Свет – это электромагнитная волна, испускаемая сильно нагретыми телами, в диапазоне от 400 нм (для фиолетового света) до 750 нм (для красного света).

Когерентными называются волны, удовлетворяющие условиям:

- Монохроматичность (постоянная частота или длина волны);

- Постоянная разность фаз;

- Одинаковое направление волнового вектора.

Волны, излучаемые двумя независимыми источниками всегда некогерентны.

Волны излучаются атомами в виде коротких импульсов – волновых цугов длительностью ~ 10 ^{- 8} с.

Интерференция – пространственное перераспределение световой энергии, наблюдаемое при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности.

Δd – геометрическая разность хода – разность длин путей пройденных первой и второй волной:

Δd = S₁C – S₂C

Если свет распространяется в прозрачной среде, то длина волны укорачивается в n раз, где n – показатель преломления среды.

Оптическая длина пути – это произведение геометрической длины пути на показатель преломления данной среды.

Δ – оптическая разность хода – разность оптических длин путей пройденных первой и второй волной:

Δ = S₁C·n₁ – S₂C·n₂

Максимальное усиление интенсивности света (условие максимума) наблюдается, если оптическая разность хода составляет целое число длин волн Условие максимума:

Максимальное ослабление интенсивности света (условие минимума) наблюдается, если оптическая разность хода составляет полуцелое число длин волн (или нечетное число полуволн):

Для получения когерентных волн применяют метод разделения волны, излученной одним источником, на две части, которые после прохождения разных оптических путей, накладываются друг на друга.

А) Метод Юнга: Узкие щели S₁ и S₂ – когерентные источники света

Б) Бипризма Френеля: Мнимые изображения источника света S₁ и S₂ – когерентные источники света

В) Зеркало Ллойда: Источник света S и его мнимое изображение в зеркале S^’ – когерентные источники света.

Расчет интерференционной картины от двух источников

х – расстояние то центра экрана 0 до точки Р,

d – расстояние между источниками,

L – расстояние от источников до экрана, L >>d, L₁ +L₂ ≈2L

Максимумы наблюдаются в точках экрана, где разность хода Δ равна целому числу длин волн

Минимумы наблюдаются в точках экрана, где разность хода Δ равна нечетному числу полуволн:

Интерференционная картина от двух когерентных источников представляет собой чередование светлых полос, разделенных темными промежутками, находящимися на одинаковом расстоянии друг от друга.

Картина имеет четкие границы.

Классические примеры наблюдения интерференции

I. Интерференция в тонких пленках – пример полос равного наклона

II. Интерференция на тонком клине – пример полос равной толщины

III. Кольца Ньютона – пример полос равной толщины

- радиусы темных колец в отраженном свете (светлых колец в проходящем свете)

- радиусы светлых колец в отраженном свете (темных колец в проходящем свете)

Дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты или длины волны света.

Следствие дисперсии – разложение света в спектр при прохождении через призму.

– величина дисперсии показывает насколько быстро меняется показатель преломления n при изменении длины волны λ

– нормальная дисперсия (для прозрачных веществ

– аномальная дисперсия

Вещества поглощают длины волн света в области аномальной дисперсии.

Радуга - есть большой изогнутый дисперсионный спектр, образовавшийся в результате разложения луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы. Радуга появляется только в то время, когда идет дождь и одновременно светит солнце. Находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть!

26)Основные явления волновой оптики. Дифракция, дифракционная решетка. Поляризация. Закон Малюса. Закон Брюстера.

Дифракция (в общем смысле) – отклонение распространения волны вблизи препятствий от законов геометрической оптики.

Дифракция (в узком смысле) – огибание волнами препятствий, соизмеримых с длиной волны.

Дифракция Френеля на круглом отверстии или диске

При дифракции на круглом отверстии:

Если отверстие открывает четное число з он Френеля, то в центре дифракционной картины наблюдается темное пятно, которое окружают чередующиеся светлые и темные кольца.

Если отверстие открывает НЕчетное число зон Френеля, то в центре дифракционной картины наблюдается светлое пятно, которое окружают чередующиеся темные и светлые кольца.

При дифракции на круглом диске Независимо от числа закрытых зон, в центре дифракционной картины всегда наблюдается светлое пятно, по яркости соответствующее половине действия первой открытой зоны Френеля.