Принцип Гюйгенса- Френеля

Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени.

Пусть плоская волна нормально падает на отверстие в непрозрачном экране (рис. 2). Согласно Гюйгенсу, каждая точка выделяемого отверстием участка волнового фронта служит источником вторичных волн (в однородной изотропной среде они сферические). Построив огибающую вторичных волн для некоторого момента времени, видим, что фронт волны заходит в область геометрической тени, т. е. волна огибает края отверстия.

Рис. 2

Принцип Гюйгенса решает лишь задачу о направлении распространения волнового фронта, объясняет явление дифракции, но не затрагивает вопроса об амплитуде, а, следовательно, и об интенсивности волн, распространяющихся по разным направлениям. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн.

Согласно принципу Гюйгенса – Френеля, световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками.

Интерференция света. Получить картину интерференции световых волн достаточно трудно.Причина этого в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, несогласованы друг с другом. Они должны иметь одинаковые длины волн и постояннуюразность фаз в любой точке пространства.Равенства длин волн достичь нетрудно, используя светофильтры. Но осуществитьпостоянную разность фаз невозможно, из-за того, что атомы разных источниковизлучают свет независимо друг от друга. Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Например, радужный перелив цветов на мыльном пузыре или на тонкой пленке керосина или нефти на воде. Английский ученый Т.Юнг первым пришел к гениальной мысли, что цвет объясняется сложением волн, одна из которых отражается от наружной поверхности, а другая ѕ от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн. Результат интерфе­ренции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны. Стоячие волны. Было замечено, что если раскачивать один конец веревки с правильно подобранной частотой(другой ее конец закреплен), то к закрепленному концу побежит непрерывнаяволна, которая затем отразится с потерей полуволны. Интерференция падающей и отраженной волны приведет к возникновению стоячей волны, которая будет выглядеть неподвижно. Устойчивость этой волны удовлетворяют условию: L=n l /2,l = u / n,L=n u / n, Где Lѕ длина веревки; n ѕ 1,2,3 и т.д.; u ѕ скорость распространения волны, которая зависит от натяжения веревки. Стоячие волны возбуждаются во всех телах способных совершать колебания. Образование стоячих волн является резонансным явлением, которое происходит на резонансных или собственных частотах тела. Точки, где интерференция гасится, называют узлами, а точки, где интерференция усиливается, ѕ пучностями. Скорость света. Существует несколько способов определения скорости света: астрономический и лабораторные методы. Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой изспутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провелизмерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент,когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера. Впервом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во второмслучае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения. Зная расстояние и время запаздывания Ион вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с [4]. Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное313 000 км/с. По современным данным, скорость света равна 299 792 458 м/с ± 1.2м/с.

Заключение

Дата добавления: 2014-01-07