Вопрос 1. Электромагнитные волны

Из уравнений Максвелла следует важный вывод о существовании принципиально нового физического явления: электромагнитное поле способно существовать самостоятельно — без электрических зарядов и токов.

При этом изменение его состояния обязательно имеет волновой характер. Поля такого рода называют электромагнитными волнами. В вакууме они всегда распространяются со скоростью, равной скорости света с.

Теория Максвелла не только предсказала возможность существования электромагнитных волн, но и позволила установить все их основные свойства, а именно: любая электромагнитная волна независимо от ее конкретной формы (это может быть гармоническая волна или электромагнитное возмущение произвольной формы) характеризуется следующими общими свойствами:

1) ее скорость распространения в непроводящей нейтральной неферромагнитной среде

, где ;

2) векторы Е, В и v (скорость волны) взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую систему (рис. 10.5).

Такое правовинтовое соотношение является внутренним свойством электромагнитной волны, не зависящим ни от какой координатной системы;

3) в электромагнитной волне векторы Е и В всегда колеблются в одинаковых фазах (рис. 10.6, где показана мгновенная «фотография» волны)

, причем между мгновенными значениями Е и В в любой точке существует определенная связь, а именно Е = vB, или

Это значит, что Е и Н (или В) одновременно достигают максимума, одновременно обращаются в

нуль и т. д.

.

Вопрос 2. Волновая оптика. Основные понятия.

Волновая оптика (или, как ещё говорят, физическая оптика) - рассматривает свет как электро-

магнитные волны. Явления интерференции и дифракции света служат опытным подтвержде-

нием его волновой природы.

Геометрическая оптика есть предельный случай волновой оптики.

Геометрическая оптика —приближённая теория; она работает тем лучше, чем меньше длина световой волны по сравнению

с характерными размерами препятствий. Волновая оптика объясняет законы геометрической

оптики и устанавливает границы их применимости.

Дифракция света — изменение направления световых лучей и их проникновение

в область геометрической тени.

Имеются отступления и от закона независимости световых лучей. А именно, при некоторых

условиях освещённость, создаваемая несколькими световыми пучками, не равна сумме осве-

щённостей, вносимых каждым пучком в отдельности, и может принимать как большее, так и

меньше значения. В этом состоит явление интерференции света.

На огромной шкале электромагнитных волн диапазон видимого света занимает весьма уз-

кий промежуток: длины волн видимого диапазона принимают значения примерно от 380 нм

(фиолетовый участок спектра) до 780 нм (красный участок). Дисперсия света, то есть раз-

личная преломляемость лучей разного цвета на одной и той же границе, была исследована

ещё Ньютоном. Но появление теории дисперсии, выясняющей характер зависимости показате-

ля преломления среды от частоты электромагнитных волн, оказалось возможным лишь после

создания электродинамики Максвелла.