Свет как электромагнитная волна. Свойства и характеристики световой волны. Энергия и импульс световой волны. Интенсивность.

Экспериментальное наблюдение ЭМВ (Г.Герц)

Если к открытому колебательному контуру подключить источник напряжения, то между минусом и плюсом будет проскакивать искра, что как раз и есть ускоренно движущийся заряд. Вокруг этого заряда, движущегося с ускорением, образуется переменное магнитное поле, которое создает переменное вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное, и так далее. Таким образом, по предположению Генриха Герца будет происходить излучение электромагнитных волн. Целью эксперимента Герца было пронаблюдать взаимодействие и распространение электромагнитных волн.

Перенос энергии электромагнитной волной сопровождается и переносом импульса. Согласно теории относительности, импульс объекта с нулевой массой покоя, движущегося со скоростью света, p = W/c, где W — его энергия (это, по существу, верно и для электромагнитной волны как потока фотонов). Поскольку в случае электромагнитной волны масса покоя «объекта» равна нулю, связь между энергией и импульсом будет такой же:

p = w/c,

где w — плотность энергии, т. е. величина энергии, отнесенная к объему. Умножив числитель и знаменатель правой части равенства на c, получим в числителе интенсивность излучения (wc), которая в свою очередь равна модулю вектора Пойнтинга. Таким образом, в векторном виде:

p = [E,H]/c2

Сложение когерентных и некогерентных электромагнитных колебаний. Явление интерференции света.

Явление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна.

Интерференция света – перераспределение энергии световых волн при взаимном наложении (сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства).

Условия возникновения интерференции:

В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.

Если мы будем рассматривать излучение с разными частотами (некогерентные источники), то δ будет зависеть от времени. Если δ изменяется с течением времени незначительно, то интерфернционная картина какое-то время сохраняется. Если разность фаз меняется с течением времени быстро, то интерференционная картина видна не будет. Человеческий глаз не воспринимает события, которые происходят с разделением по времени, меньшим, чем 1/10 секунды, как два раздельных события.

Если косинус окажется равным +1 или -1, то при данных условиях мы будем иметь максимальную амплитуду (и интенсивность):

Если косинус окажется равным 0, то при данных условиях мы будем иметь минимальную амплитуду (и интенсивность):

Оптическая разность хода равна целому числу длин волн – условие интерфернционного максимума.

Оптическая разность хода равна полуцелому числу длин волн – условие интерфернционного минимума.