Лекция 1. Представления о природе света

Корпускулярная природа света

Волновая природа света

Электромагнитная природа света

Корпускулярно - волновая природа света

Лекция 2. Геометрическая оптика

Принцип Гюйгенса

Законы отражения и преломления

Закон отражения

Закон преломления

Полное внутреннее отражение

Тонкая линза

Преломление на сферической поверхности

Вывод формулы тонкой линзы

Лекция 3. Фотометрия

Энергетические единицы

Световой поток (лучистый поток)

Сила света (сила излучения)

Яркость (лучистость)

Плотность излучения (интегральная излучательная способность)

Освещенность (облученность)

Основной закон освещенности

Визуальные единицы

Единица силы света

Единица светового потока

Освещенность

Яркость

Лекция 4. Интерференция света

Условия возникновения интерференции

Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников

Лекция 5. Дифракция света

Метод зон Френеля

Дифракция Френеля.

Дифракция Фраунгофера

Дифракция от одной щели

Дифракционная решетка

Лекция 6. Поляризация света

Двойное лучепреломление

Закон Малюса

Поляризация при рассеянии света

Поляризация при отражении и преломлении

Вращение плоскости поляризации

Оптика Лекция 1. Представления о природе света Корпускулярная природа света

Гипотезу о том, что свет является потоком частиц, или корпускул, выдвинул Рене Декарт. Эти идеи были развиты Ньютоном, который применил к корпускулам законы механики. Ему удалось объяснить законы отражения и преломления.

В 1666 г. Ньютон, основываясь на законах механики, объяснил явление дисперсии света. Он предположил, что фиолетовые корпускулы обладают меньшей массой, чем красные, распространяются в средах с большей скоростью и сильнее преломляются. В течение XVII века корпускулярная теория света занимала господствующее положение в науке. Впоследствии выяснилось, что это объяснение является ошибочным.

Волновая природа света

Томас Юнг в 1780 году привел ряд доказательств в пользу волновой теории света. Одним из аргументов против корпускулярной теории был следующий: почему скорость света не зависит от интенсивности источника? С точки зрения волновой теории скорость света зависит только от светоносной среды.

Самым важным вкладом в развитие волновой теории света была разработка Юнгом принципа интерференции. Наиболее серьезным недостатком волновой теории Юнга была ее неспособность объяснить явление поляризации света.

В 1818 году Огюст Френель объяснил явление дифракции с точки зрения волновой теории.

Согласно корпускулярной теории скорость света в среде оптически более плотной должна быть больше, чем в среде оптически менее плотной.

В 1849 году французский ученый Ипполит Физо показал, что скорость света в воде меньше, чем скорость света в вакууме. Этот результат мог расцениваться как окончательное подтверждение волновой теории.

Электромагнитная природа света

В середине XIX века начали обнаруживаться факты, указывающие на связь оптических и электрических явлений.

Исследования Максвелла показали, что должны существовать электромагнитные волны, скорость которых совпадает со скоростью света. На основании своих теоретических исследований Максвелл в 1865 году пришел к выводу, что свет есть электромагнитное явление.

Эти результаты были подтверждены опытами Г.Герца. Свет оказался электромагнитными волнами с длинами волн, лежащими в интервале от 380 нм до 770 нм.

Корпускулярно – волновая природа света

Несмотря на огромные успехи электромагнитной теории света к концу XIX века начали накапливаться факты, которые волновая теория света объяснить не могла. С точки зрения волновой теории не удавалось объяснить явление фотоэффекта, распределение энергии в спектре абсолютно-черного тела. Макс Планк в 1900 г. на новой основе возродил идею Декарта – Ньютона о корпускулярной природе света. Планк высказал гипотезу о том, что свет испускается порциями, которые впоследствии были названы квантами или фотонами. Планку удалось объяснить все закономерности в излучении абсолютно-черного тела.

В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил закономерности фотоэффекта, используя идею о квантах.

Работы Планка и Эйнштейна положили начало развитию квантовой механики, а затем и квантовой теории поля. Длительный путь исследований привел к современным представлениям о природе света. С точки зрения современных представлений свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу.