1. Жарықтың электромагниттік табиғаты. Электромагниттік толқындар шкаласы.

«Жарық деген не?» деген сұраққа ертеден ақ ғалымдар көп зерттеулер жүргізген. Әркім өз теориясын ұсынса да, ең негізгі жарықты сипаттайтын екі теорияны айтса болады. Бірінші теорияның негізін Ньютон қалаған. Ал екінші теория авторы голланд ғалымы Гьюгенс. Осы екі теория нәтижесінде жарықты бөлшек ретінде және толқын ретінде қарастырады. Карпускулярлы теория (карпускула – бөлшек) жақтаушысы Ньютон болғандықтан, Ньютонның жақтаушылары, ізбасарлары сол теорияға бас бұрды. Ал толқындық теорияны Христиан Гьюгенс қолдады. 19 ғасырда Максвелл теория жүзіндегі есептеулері бойынша электромагниттік толқын жылдамдығы есептелді. Кейінірек ғаламда мұндай жылдамдықпен қозғалатын зат бар ма деген сұрақ туындады. Ол жарық екендігін Максвелл жақсы түсінді. Басқа ғалымдар тәжірибе жүзінде тапқан жарық жылдамдығының электромагниттік толқын жылдамдығына тең екендігі белгілі болған соң, жарық электромагниттік толқын деп аталып кетті. Және электромагниттік толқын жылдамдығы жарық жылдамдығы деп аталатын болды. Жарық екі сипатқа ие: ол жарық көзінен бақылаушыға дейін толқын ретінде қарастырылса, ол бақылаушыға, яғни затқа түсір әрекеттескенде өзін бөлшек ретінде көрсетеді. Жарықтың толқындық қасиетін растап, толқындық қасиетінің көбірек екендігін Томас Юнг жасаған тәжірибе көрсетті. Томас Юнг тәжірибесінде интерференция құбылысын ашты. Ол яғни екі когерентті толқындардың бір-бірімен қабаттасып максимум мен минимумдарды жасауы. Корпускулярлық теорияда бөлшек ретінде жарық фотондарын, яғни фотон ағының қарастырады. Әр фотон энергиясы Е .

Электромагниттік толқындар шкаласын толқын ұзындығының және жиілігінің өзгеруіне қарай сипаттап көрсетуге болады. Бірақта толқын ұзындығына байланысты шкаланы қолдану тиімдірек, және тәжірибе барысында көп қолданысқа ие. Шкаланы толқын ұзындығының кему ретімен қояр болсақ. Бірінші қысқа толқынды электромагниттік толқындар орналасар еді. Олардың толқын ұзындығы 10⁸ км-ден басталып 10 км мен бітеді. Радиотолқындар 1 км-ден басталып, 1мм-ге дейінгі диапазонда жатса, инфрақызыл толқындар 100 мкм мен 1 мкм арасында орын алады. Өз ретінде көрінетін жарық 400 нм мен 700 нм толқын ұзындығы арасында орын алады. Одан кейін ультрафиолет, рентген және гамма сәулелері өз диапазондарында, жалпы 100 нм мен 0,01 нм арасында жатыр.

2. Оптиканың қай бөлімінде жарық сәулелерін геометриялық сызық ретінде сипаттайды және негізгі заңдылықтарын түсіндір?

Жарықты геометриялық сызық ретінде геометриялық оптика бөлімі қарастырады. Және оның негізгі заңдылықтары ретінде 5 заңдылықты айта аламыз:

1. Жарық мөлдір біртекті ортада түзу сызық бойымен таралады.

2. Жарық тәуелсіздігі: яғни бір жарық басқа жарыққа кедергі жасай алмайды, және бір жарық бөлшектері басқа бөлшектерсіз тарала алады. Мысалға жарық жолына мөлдір емес экран қойсақ ол бір бөлігін бөліп алып қалса, қалған бөлігі тәуелсіз еш өзгеріссіз бағытымен тарала береді.

3. Екі ортаның шекарасында болатын физикалық процесс, бірінші ортадан шекараға түскен толқындық фронт бағытын өзгертіп қайтадан бірінші фронтқа түседі. Әдетте шағылумен қатар, толық ішкі шағылу кездерінен басқа сыну құбылысы қатар жүреді. Түсу бұрышы мен шағылу бұрышы өзара тең болады.

4. Жарықтың екі орта шекарасында сынуы, яғни бағытын өзгертуі. Бұл заңдылықты ашқан математик ғалым Снелиус. Сыну бұрышының түсу бұрышына байланысы келесі түрде көрсетіледі: n1sinA=n2sinB

5. Жарықтың қайтымдылығы. Яғни қандай да бір ортадан басқа бір ортаға бір жол жүріп жетсе, соңғы нүктеде ол тура шағылса, ол тура сол жолмен жарық көзіне қайтып келеді.