Лекция №10 принцип гюйгенса

Явление дифракции объясняется на основе принципа Гюйгенса — Френеля. Этот принцип формулируется следующим образом: всякая точка, до которой дошёл фронт волны, является источником вторичных когерентных волн. Огибающая этих волн даёт новый фронт волны. В изотропных средах фронт вторичных волн имеет форму полусфер, поскольку скорость волны во всех направлениях одинакова. Принцип Гюйгенса — Френеля пригоден для описания поведения волн любой физической природы. Однако в случае механических волн он имеет наглядное истолкование,

поскольку частицы среды, колеблясь, приводят в колебательное движение соседние частицы, т.е. действительно являются источниками колебаний. Сформулированный принцип объясняет отклонение волны от прямолинейного распространения при её прохождении через щель. Пусть на щель падает плоская волна. Из рис. 1 видно, что у краёв щели фронт волны изменяется, а следовательно, изменяется и направление лучей, поскольку они перпендикулярны к фронту волны.

Р

Лучи

ис. 1

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

1. Электромагнитная природа света. Свет представляет собой электромагнитные волны, в которых происходит периодическое изменение (колебание) напряжённости электрического и индукции магнитного полей. Направления колебаний векторов и взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к направлению распространения волны (рис. 2). Поэтому световая волна является поперечной. Плоскость, в которой колеблется вектор электрической напряжённости, называют плоскостью поляризации.

2. Явление поляризации света. Явления интерференции и дифракции, выявляя волновые свойства света, не отвечают на вопрос, являются ли волны продольными или поперечными. Действительно, указанные явления наблюдаются для обоих видов волн любой природы. Доказательством поперечности световых волн, а следовательно, и любых электромагнитных волн, является поляризация света. Опытным путём установлено, что физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие действия света обусловлены электрическим полем световой волны. Поэтому в дальнейшем будет говориться лишь о напряжённости электрического поля, а об индукции магнитного поля упоминаться не будет.

Световая волна, излучаемая светящимся телом, представляет собой наложение огромного числа волн, испускаемых отдельными атомами. Атомы излучают свет независимо друг от друга. Поэтому плоскости поляризации в таких волнах имеют произвольную ориентацию в пространстве. Это приводит к тому, что в такой световой волне колебания вектора происходят во всевозможных плоскостях, пересекающихся на оси распространения волны (рис. 2, на котором показаны колебания вектора в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны). Световая волна, в которой колебания вектора совершаются во всех плоскостях, называется естественной или неполяризованной. Такой свет излучают солнце, электрические лампы, свечи и т.д. Свет, в котором колебания напряжённости электрического, а следовательно, и индукции магнитного полей упорядочены, называют поляризованным. Если колебания вектора происходят в одной плоскости (в одном направлении), то такой свет называется плоскополяризованным (рис. 3).