Свет как электромагнитная волна. Интерференция и дифракция света.
Определение 1. Максвелл предположил, что свет — это электромагнитная волна, вызывающая в глазу человека зрительные ощущения. Такой способностью обладают только волны длиной волны в вакууме 380-760 нм.
Законы отражения и преломления света.
Определение
1. Отражение — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл.
Преломление (рефракция) — изменение направления распространения волн (лучей) электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами[1], в частности – в которых скорость распространения неодинакова.
Полное внутреннее отражение. Дисперсия света
₽
Полное внутреннее отражение наблюдается при переходе света из среды оптически более плотной в оптически менее плотную среду.
Дисперсия света (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты).
Различные виды электромагнитных излучений, их свойства и практические применения.
Электромагнитные волны, электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.
Электромагнитные волны подразделяются на:
*радиоволны (начиная со сверхдлинных),
|
|
*терагерцовое излучение,
*инфракрасное излучение,
*видимый свет,
*ультрафиолетовое излучение,
*рентгеновское излучение и жёсткое (гамма-излучение)
Дисперсия света
Дисперсия света — это зависимость показателя преломления n вещества от длины волны света (в вакууме)
|
или, что то же самое, зависимость фазовой скорости световых волн от частоты:
| (6.13) |
Дисперсией вещества называется производная от n по
|
Дисперсия — зависимость показателя преломления вещества от частоты волны – особенно ярко и красиво проявляет себя совместно с эффектом двойного лучепреломления (см. Видео 6.6 в предыдущем параграфе), наблюдаемом при прохождении света через анизотропные вещества. Дело в том, что показатели преломления обыкновенной и необыкновенной волн различно зависят от частоты волны. В результате цвет (частота) света, прошедшего через анизотропное вещество помещенное между двумя поляризаторами зависит как от толщины слоя этого вещества, так и от угла между плоскостями пропускания поляризаторов.
Изучением нормальной дисперсии занимался ещё Ньютон. Разложение белого света в спектр при прохождении сквозь призму является следствием дисперсии света. При прохождении пучка белого света через стеклянную призму на экране возникает разноцветный спектр (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Прохождение белого света через призму: вследствие различия значений показателя преломления стекла для разных
длин волн пучок разлагается на монохроматические составляющие — на экране возникает спектр
|
|
Наибольшую длину волны и наименьший показатель преломления имеет красный свет, поэтому красные лучи отклоняются призмой меньше других. Рядом с ними будут лучи оранжевого, потом желтого, зеленого, голубого, синего и, наконец, фиолетового света. Произошло разложение падающего на призму сложного белого света на монохроматические составляющие (спектр).
Ярким примером дисперсии является радуга. Радуга наблюдается, если солнце находится за спиной наблюдателя. Красные и фиолетовые лучи преломляются сферическими капельками воды и отражаются от их внутренней поверхности. Красные лучи преломляются меньше и попадают в глаз наблюдателя от капелек, находящихся на большей высоте. Поэтому верхняя полоса радуги всегда оказывается красной (рис. 26.8).
Рис. 6.9. Возникновение радуги
Природа света. Законы отражения и преломления света.
Первые научные гипотезы о природе света были высказаны в XVII в.
Ньютон в 1672 г. высказывал предположение о корпускулярной природе света (свет – поток частиц).
Против корпускулярной теории света выступали современники Ньютона Гук и Гюйгенс, разработавшие волновую теорию света (свет – волны).
В настоящее время говорят, что свет имеет двойственную природу. В одних опытах обнаруживаются его волновые свойства, а в других – корпускулярные.
Закон отражения света. Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, проведённый в точку падения, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения (α=β).
Закон преломления света. Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр, проведённый в точку падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.
|
|
, где 
Если обозначить 
- скорость света в первой среде, а 
- скорость света во второй среде, то 
.
При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду угол преломления β оказывается больше угла падения α. и наоборот.