Световые волны. Световой вектор. Интенсивность света

В конце XVII в. возникли две теории света: корпускулярная (PL Ньютон) и волновая (Р. Гук и X. Гюйгенс). Согласно корпускулярной теории, свет - поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами и летящих по прямолинейным траекториям. Движение световых корпускул Ньютон подчинил сформулированным им законам механики.

Из теории Ньютона следовало постоянство синуса угла падения i1 к синусу угла преломления i2. Так как п в среде всегда больше единицы, то, по

теории Ньютона, v > с, т. е. скорость распространения света в среде должна бы быть всегда больше скорости его распространения в вакууме.

Согласно волновой теории свет - упругая волна, распространяющаяся в особой среде - эфире. Эфир заполняет мировое пространство, пронизывает все тела и обладает механическими свойствами - упругостью и плотностью.

Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Волновой фронт - геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени L.

По теории Гюйгенса, v < с, т.е. скорость распространения света в среде должна быть всегдаменьше скорости его распространенияв вакууме.

К началу XIX столетия корпускулярная теория была полностью отвергнута и признана волновая теория. Но если световые волны - поперечные, то их носитель - эфир - должен обладать свойствами твердых тел. Попытка же наделить эфир свойствами твердого тела успеха не имела, так как эфир не оказывает заметного воздействия на движущиеся в нем тела.

Максвелл в 70-х годах XIX в. создал электромагнитную теорию света.

По Максвеллу, ε и μ — величины, не зависящие от длины волны света, поэтому электромагнитная теория не могла объяснить явление дисперсии (зависимость показателя преломления отдлины волны). Эта трудность была преодолена в конце XIX в. Х.Лоренцем,предложившим электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость ε зависит от длины волныпадающего света.

В нач XX в. М.Планк выдвинул гипотезу, согласно которой излучение и поглощение света происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. определенными порциями (квантами), энергия которых

определяется частотой v. Эйнштейнв 1905 г. создал квантовую теорию света, согласно которой не только излучение света, но и его распространениепроисходит в виде потока световых квантов — фотонов.

Т.о, свет имеетсложную природу. Он представляет собой единство противоположных видовдвижения — корпускулярного (квантового) и волнового (электромагнитного); свет представляет собой единство дискретности и непрерывности.

Опыт показывает, что физиологическая, фото-химическая и др. действия обусловлены колебанием вектора E – напряженность электрического поля, поэтому он также называется световым вектором.

λ - длина волны, v («ню») -частота, V - Фазовая скорость волны, ω - угловая частота.

Модуль среднего значения плотности потока энергии, переносимого световой волной, наз интенсивностью света в данной точке пространства.

Световые волны – поперечные.

Т.к. каждый источник естественного света состоит из определенного числа атомов, а излучение каждого из них случайно и происходит в течении τ=10^-8 с, то ориентация вектора Е тоже случайна, но обязательно ┴ к лучу.

Закон, по которому меняется во времени и пространстве амплитуда светового вектора называется уравнением световой волны:

y=A cos(ωt-kx+φ); y=A cos(ωt+φ).

---

Дата добавления: 2015-07-12