Оптика в рисунках для подготовки к лабораторным работам №7 и №8 по интерференции

Основные понятия и определения.

Рис. Свет – электромагнитные волны видимого диапазона 380-760 нм.

С точки зрения физической теории свет - электромагнитные волны в интервале длин 380-760 нм, которые способны вызывать у человека зрительные ощущения при восприятии окружающего мира. Именно этот диапазон длин электромагнитных волн называется видимым, или световым, диапазоном. Различные длины волн в видимом диапазоне воспринимаются человеком как различные цвета. Примерное соответствие цвета и длины волны показано на рисунке.

Классическая электродинамика рассматривает свет как электромагнитные волны.

В случае плоской волны колебания напряженности электрического поля записываются в виде:

.

Волна распространяется в направлении волнового вектора и проходит через точку наблюдения, заданную радиус вектором .

Волна поперечна для полей и .

векторы электрического и магнитного полей взаимно перпендикулярны , причем образуют правовинтовую тройку векторов. Кроме того, следует, что E(t) и H(t) в любой момент времени связаны соотношением

или .

Напряженности и одновременно достигают амплитудных значений и и одновременно обращаются в ноль (синфазность колебаний, см. рис.).

Фазовая скорость волны , где - показатель преломления оптической среды, e, m - диэлектрическая и магнитная проницаемости, - скорость света в вакууме. Для немагнитных сред m = 1 и .

Если зафиксировать момент времени, то получаем синусоидальное распределение поля Е в пространстве (вдоль оси х) в данный момент времени (см рис. а). Если зафиксируем значение координаты х, то получим синусоидальное распределение поля Е в зависимости от времени (см рис. б)- гармонические колебания с частотой .

Частота , где Т – период колебаний (для света ).

Волновое число (модуль вектора ), где - длина волны в вакууме (расстояние, проходимое волной за время одного периода). Длина волны в среде .

Таким образом, колебания и в световой волне происходят по закону

,

где j - фаза колебаний, j₀ – начальная фаза.

Отметим, что в сферической волне (от точечного источника)

Плотность потока энергии (вектор Пойнтинга) в волне:

Интенсивность световой волны - среднее по времени значение модуля вектора Пойнтинга:

,Вт/м², где - среднее значение модуля плотности потока энергии электромагнитных колебаний. Интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний .

Поток энергии dФ через площадку dS определяется как dФ = IdS_^, Вт, где , a - угол между вектором и нормалью к площадке dS.

Дата добавления: 2015-10-26