1. Корпускулярно-хвильова природа світла

Корпускулярно-хвильовий дуалізм - принцип, згідно з яким будь-який об'єкт може проявляти як хвильові, так і корпускулярні властивості. Як класичний приклад, світло можна трактувати як потік корпускул ( фотонів), які в багатьох фізичних ефектах проявляють властивості електромагнітних хвиль. Світло демонструє властивості хвилі в явищах дифракції та інтерференції при масштабах, порівнянних з довжиною світлової хвилі. Наприклад, навіть поодинокі фотони, що проходять через подвійну щілину, створюють на екрані інтерференційну картину, визначувану рівняннями Максвелла

Тим не менш, експеримент показує, що фотон не є короткий імпульс електромагнітного випромінювання. Корпускулярні властивості світла проявляються при фотоефекті і в ефекті Комптона. Фотон поводиться і як частка, яка випромінюється або поглинається цілком об'єктами, розміри яких багато менше його довжини хвилі (наприклад, атомними ядрами), або взагалі можуть вважатися точковими (наприклад, електрон).

Загалом корпускулярно-хвильовий дуалізм властивий не лише світлу, а й усім мікрочастинкам. Такі уявлення про матерію покладено в основу квантової теорії. Вона, зокрема, передбачає, що кожній рухомій мікрочастинці, відповідає хвиля де Бройля:

де р — імпульс тіла; h — стала Планка.

2.Світлова хвиля та її характеристики

Світлова хвиля в більшості своїх проявів поводиться як електромагнітна хвиля, а іноді світло виявляє себе як потік окремих частинок.

Хвильова оптика - це та частина оптики, у якій світло розглядається, як електромагнітна хвиля.

Квантова оптика - оптика, у якій світло розглядається, як потік окремих частинок.

Запишемо рівняння світлової хвилі, що має вигляд:

Е = А cos (ɷt - k r + ) (1.1.9)

А = Е_m k =

А - амплітуда хвилі, r - радіус-вектор, k ǁ r співнапрпрямлені.

В електромагнітній хвилі коливаються два вектори напруженостей: електричного Е і магнітного Н полів.

Відношення швидкості світлової хвилі у вакуумі с до фазової швидкості V в деякім середовищі називається абсолютним показником заломлення цього середовища - n.

n = c/V (1.1.10)

Врахуємо швидкість світла. Запишемо формулу у вигляді:

V = (1.1.11)

У більшості прозорих середовищ магнітна проникність близька до одиниці, тому формулу (1.1.11) представимо у вигляді:

n = (1.1.12)

Чим більше показник заломлення n у середовищі, тим воно вважається оптично більш щільним.

Видиме світло у вакуумі має довжину хвилі λ =0,4 0.76 мкм.

У будь-якім середовищі довжина хвилі дорівнює: λ=V/v, де v — частота випромінювання. Використаємо формулу і знайдемо: V=с/n , з урахуванням якої отримаємо λ = c /(nv) = λ₀/n.

λ = λ₀/n

Довжина хвилі буде тим менше, чим більше абсолютний показник заломлення. Частоти будуть порядку v ~1015Гц. Модуль середнього за часом значення густини потоку енергії, що переноситься світловою хвилею, має назву інтенсивність світла в даній точці простору - І.

I =

тобто інтенсивність пропорційна квадрату амплітуди світлової хвилі,

I ~ nА².

3. Оптика разделяется на физическую и геометрическую. Изучение природы света и таких явлений, как интерференция, дифракция, поляризация и др., составляет предмет физической оптики. Опытом были установлены четыре основных закона, имеющие для физической оптики приближенное значение:  1) закон прямолинейного распространения света,  2) закон независимого распространения лучей,  3) закон преломления и  4) закон отражения света. На основе этих законов можно построить математическую теорию геометрических свойств распространения света. Эта теория, называемая геометрической оптикой, позволила объяснить образование изображения в оптических приборах и разработать конструкции этих приборов. При отражении лучи света подчиняются следующим законам: 1. Луч, падающий и луч отраженный вместе с перпендикуляром, восстановленным к поверхности в точке падения, лежат в одной плоскости. 2. Угол отражения равен углу падения. 3. Луч падающий и луч отраженный обратимы. Если лучи, встречая другую оптическую среду, преломляются, то они подчиняются следующим законам: 1. Луч падающий и луч преломленный вместе с перпендикуляром, восстановленным к поверхности в точке падения, лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления для двух данных оптических сред есть величина постоянная. Это отношение называется относительным показателем преломления двух сред. 3. Луч, падающий и луч преломленный - обратимы.

Фотометрія — розділ оптики, в якому досліджуються енергетичні характеристики світла при його емісії, розповсюдженні і взаємодії з тілами. Оперує фотометричними величинами.

У фізичній оптиці інтенсивність поля електромагнітного випромінювання визначається квадратом модуля вектора напруженості електромагнітного поля E), і характеризуеться щільністю поля dw:

dw = dE / dV = ε x | E |(2)

де dV — елемент об'єму , dE енергія поля, укладеного в даному об'ємі в цей момент часу^[3]

ε — діелектрична стала середовища, у якій поширюється випромінювання.