Волновые свойства света

В о л н о в ы е с в о й с т в а

с в е т а

Дисперсия

Интерференция

Дифракция

Поляризация

Д и с п е р с и я

• Экспериментально открыта Ньютоном около 1672  года , хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

• Монохроматическая волна - электромагнитная волна определенной постоянной частоты.

• В вакууме монохроматические волны любых частот распространяются со скоростью света

с = 3 ·10 8 м/с , в то время как в одной и той же среде - с разными скоростями, зависящими от частоты 𝑣 (длины волны λ ) света.

О б р а з о в а н и е р а д у г и

Возникновение радуги - результат дисперсии света в каплях воды, когда излучение разных цветов, входящее в состав солнечного света, пространственно разделяется.

Солнечное гало

Лунное гало

Если Солнце или Луна просвечивает через тонкие перисто-слоистые облака, состоящие из ледяных кристаллов, на небе часто появляются световые явления, называемые гало.

В русских летописях их называют галосами.

Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Робертом Бойлем (1627—1691 гг.) и Робертом Гуком (1635—1703 гг.). Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких плёнок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды.

Роберт Бойль

Роберт Гук

В 1801 году Томас Юнг (1773—1829 гг.), введя «Принцип суперпозиции», первым объяснил явление интерференции света, ввел термин «интерференция» (1803) и объяснил «цветастость» тонких пленок. Он также выполнил первый демонстрационный эксперимент по наблюдению интерференции света, получив интерференцию от двух щелевых источников света (1802); позднее этот опыт Юнга стал классическим.

Томас Юнг

• Интерференция присуща волнам любой природы.

• Интерферируют только когерентные волны.

• Когерентными волнами называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.

Интерференция света – это явление наложения двух и более когерентных световых волн, в результате которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства, т. е. возникает интерференционная картина.

• Интерференционные максимумы для интенсивности света наблюдаются при выполнении следующего условия

где m = 0, ± 1, ± 2, ± 3, … - порядок максимума

∆ - разность хода интерферирующих волн

И н т е р ф е р е н ц и о н н ы е м и н и м у м ы

• Интерференционные минимумы для интенсивности света наблюдаются при выполнении следующего условия

где m = 0, ± 1, ± 2, ± 3, … - порядок минимума

Положение светлой полосы с номером m

Положение темной полосы с номером m

Расстояние Δ x между соседними светлыми (темными) полосами на экране

Примером интерференции в тонких пленках являются кольца Ньютона , которые наблюдаются при отражении света от пленки, находящейся между плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.

Радиус светлых колец Ньютона

в отраженном свете или темных колец

в проходящем свете

Радиус темных колец Ньютона

в отраженном свете или светлых колец в проходящем свете

Просветление оптики – уменьшение отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки. Минимум отражения при интерференции лучей 1 ΄ и 1˝ .

Толщина пленки