Волновые свойства света

Свет – электромагнитная волна, где периодически изменяются магнитная индукция В и электрическая напряженность .

Плоская электромагнитная волна

Магнитное поле В влияет незначительно на заряды, движущиеся со скоростями, гораздо меньшими скорости света.

Если поляризация несущественна, то модуль электрической напряженности плоской гармонической волны, распространяющейся вдоль оси x, имеет вид

, (1.1)

где

А ₀ – амплитуда;

– круговая частота, Т – период колебаний;

– волновое число, λ – длина волны.

Плотность энергии – энергия единицы объема, усредненная по времени:

. (1.2)

Интерференция – перераспределение энергии в пространстве при наложении согласованных по фазе волн. Пусть гармоническая волна разделяется на две волны с равными амплитудами, которые проходят пути x ₁ и x ₂ до области наложения волн. Амплитуда суммарного колебания зависит от разности хода

.

Максимум интерференции – смещения в складывающихся волнах происходят в фазе, результирующая амплитуда удваивается, плотность энергии (1.2) учетверяется.

Разность хода кратна длине волны

, (1.3)

Минимум интерференции – приходящие волны колеблются в противофазе, результирующая амплитуда и плотность энергии равны нулю.

Разность хода

,

Дифракция – отклонение волны от прямолинейного распространения, вызванное ограничением волновой поверхности.

На экран со щелью шириной падает плоская волна. До экрана проекции волнового вектора

, ;

неопределенности положения и волнового вектора по оси y

, .

Распределение амплитуды волны на экране

После щели амплитуда волны относительно оси y описывается прямоугольной функцией шириной b

.

Ее спектр, т. е. Фурье-образ:

.

Вне области шириной

спектр отличается от максимального значения более чем на сотую долю. Следовательно, волна отклоняется в пределах угла

.

Чем уже щель, тем сильнее дифракция. При малой длине волны

,

дифракция несущественна и свет проявляет корпускулярные свойства.

Соотношения неопределенностей. После экрана

. (1.4)

Используя

,

где ν – частота волны; С – скорость света, находим

,

и из (1.4) получаем соотношение неопределенностей время–частота

, , (1.5)

или теорему Фурье о частотной полосе.

Дата добавления: 2014-01-03