Світлова хвиля. Довжини і частоти хвиль світлового діапазону.
Електромагнітні хвилі характеризується частотою, довжиною хвилі, поляризацією й інтенсивністю. У вакуумі світло розповсюджується зі сталою швидкістю, яка не залежить від системи відліку — швидкістю світла. Швидкість поширення світла в речовині залежить від властивостей речовини і загалом менша від швидкості світла у вакуумі. Довжина хвилі зв'язана з частотою законом дисперсії, який також визначає швидкість поширення світла в середовищі.
Взаємодіючи з речовиною, світло розсіюється і поглинається. Випромінювання і поглинання світла відбувається квантами: фотонами, енергія яких залежить від частоти:
E = hν,
де E - енергія кванта, ν - частота, h - стала Планка.
Звичайне денне світло складається з некогерентних електромагнітних хвиль із широким набором частот. Таке світло заведено називати білим
Енергія світлової хвилі. Вектор Пойтінга.
Вектор Пойнтінга або вектор Умова-Пойнтінга - характеристика потоку енергії електромагнітного поля.
Для електромагнітного поля у вакуумі вектор Пойнтінга дорівнює [1]
.
Вектор Пойнтінга і густина енергії електромагнітного поля W задовільняють рівняння неперервності
Принцип Ферма розповсюдження світлових хвиль. Закони відбиття та заломлення світлових хвиль.
Закони геометричної оптики: 1. Світло поширюється прямолінійно. 2. Світлові промені не взаємодіють. 3. Кут відбиття дорівнює куту падіння. 4. Закон заломлення: n = sin (A)/sin (B), де n-коеф. заломлення, A-кутпадіння, B-кут відбиття.
Принцип
Ферма
- основний принцип геометричної
оптики,
який стверджує, що оптична
довжина
реального
променя,
що проходить між точками
та
менша
за оптичну довжину будь-якої іншої
кривої, яку можна провести між цими
двома точками.
,
де n - показник заломлення, мінімальний для реального променя.
Закон відбиття світла: промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до межі розділу двох середовищ, поставлений в точці падіння променя, лежать в одній площині; кут відбиття g дорівнює куту падіння a .Цей закон збігається з законом відбиття для хвиль будь-якої природи і може бути отриманий як наслідок принципу Гюйгенса.
Закон заломлення світла: це характерне для середовища число, яке визначає в скільки разів швидкість розповсюдження світла в середовищі менша за швидкість світла у вакуумі.закон Снеліуса
,
де α — кут
падіння,
а β — кут
заломлення.
Величину
називають
відносним
показником заломлення
середовища 2 стосовно середовища 1.
Коефіцієнти відбиття та проходження електромагнітних хвиль. В квантової механіки коефіцієнт проходження і коефіцієнт відбиття використовуються для опису ймовірності проходження та відображення хвиль падаючих на бар'єр. Коефіцієнт проходження являє собою відношення потоків пройшли частинок до потоку падаючих частинок. Він також використовується для опису ймовірності проходження через часток. Коефіцієнт проходження визначається в термінах струму ймовірності j згідно:
де j i - Струм ймовірності падаючої на бар'єр хвилі і j t - Струм ймовірності хвилі минулої бар'єр.
Коефіцієнт відбиття
R визначається аналогічно як
,
Де j r
- Струм ймовірності хвилі відбитої від
бар'єру. Збереження імовірності, а в
даному випадку воно еквівалентно
збереженню числа частинок накладає
умову на коефіцієнти проходження та
відображення T
+ R
= 1