2) Стоячі хвилі. Дослід Вінера. Світловий вектор е

При розгляді вектора Умова-Пойтінга було визначено, що , та утворюють праву Декартову систему координат і та є синфазними, тобто одночасно досягають максимумів і нулів. Існує випадок, коли такий зв'язок та порушується. Це не може бути у звичайних біжучих хвилях, але має місце у інтерференційній картині, що має назву «стояча хвиля».

Розглянемо випадок, коли плоска монохроматична хвиля падає по нормалі і відбивається від плоскої границі розділу двох середовищ, тобто падаюча і відбита хвиля поширюються у строго протилежних напрямках. При цьому або , або повинен зазнавати стрибка фази на π. Це необхідно, щоб і для відбитої хвилі, яка поширюється у протилежному напрямі, залишалися , та як права система координат.

Втрата електричним вектором λ/2 при відбиванні від більш оптично густого середовища випливає як один із наслідків формул Френеля і детально обґрунтовується в електродинаміці, цей зсув був постульований на початку 19-ст. Ідея Вінера (1890р.) полягала в наступному: якщо розглядати електродинамічні умови відбивання світла на границі двох середовищ, то виявляється, що при відбиванні від більш оптично густого середовища електричний і магнітний вектори зазнають взаємного зсуву, тобто max і нулі електричного і магнітного полів не співпадають. Оскільки граничні умови свідчать про те, що стрибка зазнає , то схематично процес відбивання можна зобразити на (рис.). Тобто розподіл інтенсивності складає λ/2.

Зсув між та такий, що max одного поля співпадає з нулями другого, тобто означає, що такий зсув складає λ/4. Отже, має max на границі, а відстає на λ/4. Це принципово відрізняється від біжучої хвилі. Це дозволяє визначити, який вектор спричиняє оптичну дію.

Дослід: дзеркало вкривається дрібнозернистою емульсією, в результаті експонування і фотохімічної обробки ділянки, куди потрапило більше світла, зазнають більшого почорніння.

Існує три можливості:

1. Якщо – світловий вектор, то емульсія залишається прозорою на границі емульсія–підкладка; максимальне почорніння буде на відстані λ/4 від границі;

2. Якщо – світловий: max почорніння - на границі розділу;

3. Якщо дія та однакова, то емульсія почорніє однорідно, тобто не залишиться max почорніння.

Роздільна здатність будь-якого оптичного пристрою фундаментально обмежується λ, тобто не можна отримати зображення деталей менших за λ. Щоб подолати це Вінер використав метод малого нахилу: на дзеркало з високим коефіцієнтом відбивання падає по нормалі монохроматичний пучок, разом з вихідним утворює стоячу хвилю. На скло наноситься емульсія, товщина якої λ/20. При цьому місця, де очікується почорніння емульсії виявляються рознесеними на відстань, яка перевищує період стоячої хвилі. Саме так змогли зареєструвати max почорніння, на відстані λ/4 від границі розділу середовищ.

Другій дослід дозволяє визначити площину коливання світлового вектора, проводиться при іншому куті падіння на емульсію і дзеркало поляризованого пучка. Якщо світло падає на діелектрик під кутом Брюстера, то відбивається лише s-компонента, перпендикулярна до площини падіння. Така відбита компонента напрямляється на дзеркало, на якому є шар фотоемульсії.

Падаюча і відбита дзеркалом хвилі є взаємно когерентними і можуть інтерферувати. Таким чином отримуються напівпрозорі прошарки. Крапки – сліди інтерференційних смуг, перпендикулярних до площини рисунка. Якщо таким чинам проекспоновану емульсію проявити і опромінити паралельним пучком світла, то на ній біде відбуватись дифракція, як на об'ємній ґратці.

У другому випадку обирається поляризація, ортогональна s-компоненті. У падаючій і відбитій хвилі електричні вектори виявляються ортогональними, а згідно досліду Френеля і Араго ортогонально поляризовані пучки не інтерферують незалежно від їх когерентності. Тому внаслідок ортогональності p-компонент в падаючій і відбитій хвилях інтерференція відсутня, а отже, ґратка не записується, проявлена емульсія має однорідне почорніння, при її опроміненні дифракційні порядки не виникають.