Світлова хвиля

ХВИЛЬОВА ОПТИКА

Природа світла. Світло має складну, подвійну природу. У поведінці світла проявляються як корпускулярні, так і хвильові властивості (так званий корпускулярно-хвильовий дуалізм світла). В одних оптичних явищах (інтерференція, дифракція) світло поводить себе як електромагнітна хвиля, у інших (теплове випромінювання, гальмове рентгенівське випромінювання, фотоефект) воно поводить себе як потік світлових частинок (корпускул) – фотонів.

Три розділи оптики. Оптика має три розділи:

1) Геометричною оптикою називається граничний випадок хвильової оптики при l ®0 (l – довжина хвилі), в якому закони оптики сформульовані на мові геометрії (закони відбиття, заломлення, та ін.). При цьому світло поширюється уздовж деяких ліній (напрямків), що називаються променями.

2) Хвильова оптика. Цей розділ охоплює коло оптичних явищ, в основі яких лежить хвильова природа світла (інтерференція, дифракція, тощо).

3) Квантова оптика. Цей розділ охоплює коло оптичних явищ, що обумовлені корпускулярною (або квантовою) природою світла (теплове випромінювання, гальмівне рентгенівське випромінювання, фотоефект, тощо).

Світлова хвиля. Це електромагнітна хвиля. Як уже згадувалося вище, в електромагнітній хвилі коливається вектор напруженості електричного поля і вектор напруженості магнітного поля. Фотофізіологічна, фотохімічна, фотоелектрична дія світла обумовлена електричною компонентою електромагнітної хвилі. Тому вектор в оптиці називають світовим вектором і позначають.

Тоді формула світлової хвилі

. (6.1)

Формула (6.1) описує світлову хвилю, що поширюється вздовж осі z. Тут використовуються такі позначення:

– миттєве значення світлового вектора,

– амплітуда (максимальне значення),

– циклічна частота коливань світлового вектора,

– частота коливань,

– хвильове число,

– довжина хвилі,

– швидкість поширення світлової хвилі.

Перехід через межу розподілу. При переході через межу розподілу двох середовищ частота коливань у хвилі залишається незмінною (вона задається джерелом світла), а змінюється швидкість поширення хвилі і, отже, довжина хвилі.

Розглянемо перехід хвилі з вакууму в речовину. У вакуумі довжина хвилі , с – швидкість світла у вакуумі. У речовині довжина хвилі v, де v – швидкість світла в речовині. Введемо абсолютний показник заломлення речовини:

.

Тоді довжина хвилі в речовині .

Інтенсивність світла. Природне світло – це накладання (суперпозиція) світлових хвиль з довжинами хвиль у діапазоні

м,

або з частотою в діапазоні Гц.

Око людини регіструє середній за часом потік енергії, що переноситься світловою хвилею. Середня за часом густина потоку енергії називається інтенсивністю світла .

Дата добавления: 2014-01-04