1.Волновое уравнение электромагнитной волны, решение волнового уравнения. Амплитуда, частота, волновой фронт, поляризация и энергия электромагнитной волны.

А это есть ни что иное, как волновые уравнения для векторов напряженности электрического и магнитного полей

Решение

Формула Д'Аламбера

Решение одномерного волнового уравнения (здесь   — фазовая скорость)

 (функция   соответствует вынуждающей внешней силе)

с начальными условиями

имеет вид

Интересно заметить, что решение однородной задачи

,

имеющее следующий вид

может быть представлено в виде

где

В таком случае говорят, что решение представлено в виде суммы бегущих волн, а функции   и   — это профили волн, бегущих, соответственно, влево и вправо. В рассматриваемом случае профили волн со временем не изменяются.

В многомерном случае также решение задачи Коши может быть разложено в бегущие волны, однако уже не в сумму, а в интеграл, поскольку направлений становится бесконечно много. Это делается элементарно при помощи преобразования Фурье

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

Длина волны прямо связана с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скоростьраспространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Фазовая скорость электромагнитного излучения в вакууме также равна скорости света, в различных средах она может быть как меньше, так и больше скорости света

2. Когерентность и интерференция световых волн.

Явление обpазования чеpедующихся полос усиления и ослабления интенсивности света называется интеpфеpенцией. Интеpфеpенция света наблюдается в специальных условиях наложении дpуг на дpуга двух или большего числа пучков света. Частным случаем интеpфеpенции волн является стоячая волна. В стоячей волне наблюдаются пучности и узлы чеpедующиеся дpуг с дpугом в пpавильном поpядке. Стоячая волна обpазуется пpи наложении на падающую волну, волны отpаженной от какого-нибудь пpепятствия.

Основным условием наблюдения интеpфеpенции волн является их когеpентность. Под когеpентностью понимается согласованность волн дpуг с дpугом по фазе. Если взять две волны, идущие от независимых источников, то, пpи их наложении фазы будут изменяться совеpшенно беспоpядочно.

Таким обpазом, интеpфеpенция будет наблюдаться пpи условии, когда накладываемые дpуг на дpуга волны в каждой точке светового поля имеют постоянную во вpемени pазность фаз. Если эта pазность фаз pавна четному числу  , то будет максимум, если нечетному числу  , то будет минимум интенсивности света. Волны с постоянной pазностью фаз называются когеpентными.

3. Интерферционные полосы, методы наблюдения интерферционных полос. Применение интерференции.

Интерференционные полосы – это ряд тусклых, неравномерно распределенных, почти параллельных линий, которые имеют сероватый или радужный оттенок и иногда видны на бесцветных стеклах стеклопакетов. Обычно они представляют собой отрезки шириной в 2-3 см и длиной несколько десятков сантиметров. Их появление вызвано эффектом интерференции, когда световые волны отражаются от параллельных или почти параллельных поверхностей стекол.

Интерференционные полосы появляются в результате отражения от различных поверхностей стекол стеклопакетов, когда одна световая волна проходит больший путь и сдвигается по фазе по сравнению с другой световой волной. Полосы становятся видимыми из- за усиливающей или ослабляющей интерференции, которая возникает при наложении этих двух световых волн . Если отраженные волны совпадают по фазе, световой поток усиливается. Если эти волны находятся в противоположных фазах, они компенсируют друг друга и интенсивность света уменьшается. Существует также и промежуточный вариант, когда происходит частичное усиление и частичное ослабление световых волн.

По интерференционной картине можно выявлятьи измерять неоднородности среды (в т.ч. фазовые), в которой распространяются волны, или отклонения формы поверхности от заданной.

       ·     Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта (или прошедших через него) с «опорной» волной, лежит в основе голографии (в т.ч. оптической, акустической или СВЧ-голографии).

       ·     Интерференционные волны от отдельных «элементарных» излучателей используются при создании сложных излучающих систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.