Фізична природа світла

Першим доказом того, що світло є хвиля за теорією Гюгенса є явище дисперсії, яке було відкрито на початку 19 ст. прихильниками корпускулярної теорії Ньютона

– спектр (червоний..фіолетовий)

Дисперсія – розкладання білого світла на кольори.

n=sinα/sinβ;

n_k= sinα/sinβ₂=c/V₂=λ_n/ λ_c

n=f(λ, V)

Дисперсія – це залежність показника заломлення від довжини хвилі, швидкості її поширення. Явище дисперсії доводить, що біле світло складне – поліхроматичне.

Другим доказом хвильової теорії світла є явище інтерференції. Інтерференція – процес накладання хвиль з послідовним розподілом амплітуд. Щоб розглянути явище інтерференції введемо поняття когерентних джерел. Когерентні – джерела, які випромінюють світло однакової довжини, частоти або сталої різниці фаз.

Умови явища інтерференції:

1) когерентні джерела;

2) Різниця ходу променів (Δd ).

E₁=E₀₁cos(ωt+φ₁), E₂=E₀₂cos(ωt+φ₂), E_A= E₀₁cos(ωt+φ₁) +E₀₂cos(ωt+φ₂)

Явище інтерференції характеризується максимумом чи мінімумом в залежності від амплітуди або фази коливань даних хвиль.

1) Якщо в різницю ходів променів Δd вкладається ціле число хвиль, або парне число півхвиль, то в даній точці простору А буде максимум – хвиля підсилює хвилю – світліше місце: Δd= kλ= nλ/2.

2) Якщо в різницю ходів променів Δd вкладається не ціле число хвиль, або не парне число півхвиль, то в даній точці простору А буде мінімум – хвиля компенсує хвилю – темне місце: Δd=(2k+1)λ.

Переконливим доказом того, що світло є хвиля є явище дифракції, яке дослідив Юнг. Дифракція – огинання хвилею перешкоди, при цьому кут відхилення залежить від довжини хвилі.

Згідно принципу Гюгенса-Френеля кожна точка фронту хвилі є вторинним джерелом, де поширюється світло у вигляді сфер, дотичною до яких є новий фронт хвилі.

Останнім і остаточним доказом того, що світло є хвиля (теорія Гюгенса) є явище поляризації. Згідно теорії Максвела електромагнітна хвиля – це періодична зміна електричного та магнітного поля, що поширюється в просторі. В оптиці за світловий вектор прийнято вважати коливання вектора напруженості електричного поля.

Поляризація – процес виділення із природного світла, світла у якого світловий вектор коливається в певній площині.

Рис. Поляризація за допомогою турмалінових пластинок