Волновые свойства света.

Волновые свойства света.

Свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 4٠10^-7 м до 8٠10^-7 м.

Скорость света в вакууме равна 3٠10⁸ м/с.

Основные волновые свойства света: интерференция и дифракция.

Интерференция – это сложение двух световых волн, в результате которого в одних точках пространства происходит усиление амплитуды результирующей волны, а в других – гашение волн.

Усиление света произойдёт в том случае, если одна световая волна отстанет от другой на целое число длин волн (условие максимумов). или ,

где ,

Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечётное число полуволн, то произойдёт ослабление света (условие минимумов).

где

Для наблюдения интерференции необходимо, чтобы волны были когерентными, т.е. имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Когерентные волны образуются при прохождении света через тонкие плёнки или стеклянные пластинки. Этим объясняется окраска мыльных пузырей и масляных плёнок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны.

Дифракция – это отклонение света от прямолинейного распространения и огибание волнами препятствий.

Дифракция проявляется особенно отчётливо, если размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней. Т.к. длина световой волны очень мала (~10^-7 м), то размеры препятствий тоже должны быть маленькими.

Поэтому для наблюдения дифракции света используют дифракционную решётку.

Дифракционная решётка – прозрачная пластинка с нанесёнными на неё непрозрачными полосками. На 1 мм может быть нанесено сотни и даже тысячи штрихов.

С помощью дифракционной решётки проводят очень точные измерения длины волны.

Волновые свойства света.

Пер­вый закон тер­мо­ди­на­ми­ки, ко­то­рый, по сути, яв­ля­ет­ся за­ко­ном со­хра­не­ния энер­гии (теп­ло­вой) в тер­мо­ди­на­ми­че­ских (теп­ло­вых) про­цес­сах.

Рас­смот­рим этот закон:

То есть - из­ме­не­ние внут­рен­ней энер­гии – это про­стая сумма пе­ре­дан­ной телу теп­ло­ты - и вы­пол­нен­ной над телом внеш­ни­ми си­ла­ми ра­бо­ты - .

Од­на­ко более рас­про­стра­не­на несколь­ко иная фор­му­ли­ров­ка этого за­ко­на, так как тер­мо­ди­на­ми­ка – наука, опи­сы­ва­ю­щая дей­ствия теп­ло­вых машин, а теп­ло­вые ма­ши­ны, в свою оче­редь, ос­но­вы­ва­ют­ся на прин­ци­пе вы­пол­не­ния рас­ши­ря­ю­щим­ся газом неко­то­рой ра­бо­ты (на­при­мер, дви­га­те­ли внут­рен­не­го сго­ра­ния

Рас­смот­рим эту фор­му­ли­ров­ку:

Здесь: - пе­ре­дан­ное пор­ции газа тепло; - при­рост внут­рен­ней энер­гии газа; - вы­пол­нен­ная газом ра­бо­та. То есть вся энер­гия, пе­ре­дан­ная газу извне, идёт на уве­ли­че­ние внут­рен­ней энер­гии газа (раз­гон мо­ле­кул газа), и на вы­пол­не­ние газом ме­ха­ни­че­ской ра­бо­ты.

Пер­вый закон тер­мо­ди­на­ми­ки не толь­ко за­да­ёт связь между раз­ны­ми фор­ма­ми энер­гии в тер­мо­ди­на­ми­че­ском про­цес­се, но и опро­вер­га­ет воз­мож­ность су­ще­ство­ва­ния веч­но­го дви­га­те­ля.

Веч­ный дви­га­тель – устрой­ство, спо­соб­ное вы­пол­нять ра­бо­ту без по­треб­ле­ния ка­ко­го-ли­бо топ­ли­ва.

Из первого закона термодинамики следует, что энер­гия для вы­пол­не­ния ра­бо­ты бе­рёт­ся из за­па­сов внут­рен­ней энер­гии тела, и по­это­му невоз­мож­но по­сто­ян­ное вы­пол­не­ние такой ра­бо­ты – лишь до мо­мен­та, когда ис­сяк­нет внут­рен­няя энер­гия.

Ещё одним во­про­сом, остав­шим­ся нераз­ре­шён­ным, яв­ля­ет­ся на­прав­ле­ние пе­ре­хо­да теп­ло­вой энер­гии, ведь пер­вый закон тер­мо­ди­на­ми­ки ука­зы­ва­ет лишь на со­хра­не­ние зна­че­ния этой энер­гии. Ответ на этот во­прос был впер­вые по­лу­чен немец­ким учё­ным Ру­доль­фом Кла­у­зи­усом в виде вто­ро­го за­ко­на (на­ча­ла) тер­мо­ди­на­ми­ки.

Вто­рой закон тер­мо­ди­на­ми­ки: невоз­мож­но пе­ре­дать энер­гию (теп­ло­ту) от менее на­гре­той си­сте­мы к более на­гре­той без од­но­вре­мен­но­го из­ме­не­ния этих двух си­стем или окру­жа­ю­щих тел. То есть можно го­во­рить о необ­ра­ти­мо­сти теп­ло­вых про­цес­сов – нель­зя об­ра­тить их вспять от их есте­ствен­но­го про­те­ка­ния (кроме тех слу­ча­ев, когда об­ра­ти­мый про­цесс яв­ля­ет­ся ча­стью более слож­но­го про­цес­са).

17.2 Дифракция – это отклонение света от прямолинейного распространения и огибание волнами препятствий.

Дифракция проявляется особенно отчётливо, если размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней. Т.к. длина световой волны очень мала (~10^-7 м), то размеры препятствий тоже должны быть маленькими.

Поэтому для наблюдения дифракции света используют дифракционную решётку.

Дифракционная решётка – прозрачная пластинка с нанесёнными на неё непрозрачными полосками. На 1 мм может быть нанесено сотни и даже тысячи штрихов.

С помощью дифракционной решётки проводят очень точные измерения длины волны.