46. Поглощение и отражение света.
Оптическое волокно. Явление было замечено очень давно. При попадании луча в это волокно происходит его полное отражение. Луч становится замурованным. Пример: фонтан со светящимися струями. Это явление заключается в полном внутреннем отражении света (n воды > n воздуха).
Поглощение света имеет выборочный характер. Что это означает? Поглощаются только некоторые длины волн. Прозрачные тела поглощают все длины волн, но в малых количествах. Например, один сантиметр стекла поглощает один процент видимого света, но целиком поглощает инфракрасное излучение и ультрафиолетовое. «Поэтому если мы выйдем на пляж и расположимся под стеклом 2х2 метра, то загара кожи никогда не дождемся». Цветные предметы непрозрачны, безусловно. Они поглощают весь свет, кроме того, каким цветом они обладают. Красные тела поглощают весь свет кроме красного.
Отражение света бывает зеркальным и диффузным. Зеркальным отражением называется такое отражение, при котором угол падения равен углу отражения света. Диффузным называется такое отражение, при котором свет распространяется равномерно во все стороны. От этого поверхность тела называется матовой (бумага).
Нет идеальных зеркальных поверхностей и идеальных матовых. Для разных длин волн поверхность может быть зеркальной или матовой. Если шероховатая поверхность меньше длины волны значит поверхность для нее зеркальная, иначе матовая. Когда сапоги чистят – заровнять шероховатости, чтобы отражение больше приближалось к зеркальному.
47. Интерференция и дифракция.
Ньютон утверждал, что свет состоит из корпускул (частиц). Льюис утверждал, что свет является волной.
Интерференция.
Если в среде распространяется сразу несколько волн, то они просто накладываются одна на другую не вызывая возмущений друг друга. Это принцип суперпозиции волн. В случае, когда колебания, обусловленные отдельными волнами в каждой из точек среды, обладают постоянной разностью фаз, волны называются когерентными. При сложении когерентных волн возникает явление интерференции, заключающееся в том, что колебания в одних точках усиливают, а в других точках ослабляют друг друга.
Электромагнитная теория Максвелла объясняет факты. Максвелл открыл электромагнитную природу света. Система уравнений Максвелла описывает математически четыре факта эксперимента.
Линии электромагнитного поля начинаются на зарядах и заканчиваются на зарядах или на бесконечности.
Линии магнитного поля замкнуты. Дивергенция – расхождение векторов.
В результате изменения магнитного поля возможно возникновение переменных вихрей вне электромагнитного поля.
Изменение электрического поля и токи смещения ведут к возникновению вихрей магнитного поля.
При рассмотрении электромагнитной волны рассматриваются колебания вектора E – этот вектор получил название световой вектор. Почему мы рассматриваем только его? Да потому что все определяется только этим вектором.
Волна распространяется в пространстве.
w - круговая частота, k – волновой вектор, х – координата (т.к. свет можно рассматривать в одномерном пространстве).
Тогда: k = w/v
А что делать с двумя электромагнитными волнами?
из формул тригонометрии знаем, что:
Примем что амплитуда:
Что мы воспринимаем от света? Его интенсивность, а она пропорциональна амплитуде. Интенсивность. В зависимости от разности фаз амплитуда будет изменяться.
I – интенсивность света, может меняться от нуля до учетверенной интенсивности так как: cos Є [-1;+1] следовательно: 0 < I <4 Eo2 черные полосы соs -1; светлые cos +1.
Деструктивная интерференция – волны гасят друг друга (поглощают).
Конструктивная интерференция является еще одним видом интерференции. Здесь волны усиливают друг друга.
Поперечные волны имеют большое значение. Важна поляризация для поперечных волн (плоскополяризованные волны, плоскость поляризации, циркулярно поляризующийся свет).
Дифракция – явление огибания света препятствий. Появление в области геометрической тени освященного участка. Свет в области тени называют пятном Пуассона.