21

Учреждение образования

«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

по дисциплине

«ФИЗИКА»

часть 3

Волновая и квантовая оптика

для студентов заочной формы обучения специальности

1 - 45 01 04 - Почтовая связь

Минск 2004

Составители: В.Д. Кононенко

А.О. Зеневич

Приведены программа, учебные материалы по разделу курса физики, часть 3, а также методические указания по решению задач, примеры их решения и задания на контрольную работу №3.

Предназначены для студентов заочной формы обучения.

Рецензент: С.Ф. Шкирман

Издание утверждено на заседании

кафедры математики и физики

от , протокол №

Зав. кафедрой Л.Л. Гладков

Программа и методические рекомендации по изучению дисциплины

Раздел 8. Волновая и квантовая оптика

Тема 8.1. Элементы волновой теории света

Корпускулярная и волновая теория света. Электромагнитная природа света. Принцип Гюйгенса и его применение к световым волнам ([1], Т.2, §§ 110, 118). Показатель преломления([1], Т.2, § 110). Полное внутреннее отражение ([1], Т.2, § 112).

Дополнение. В конце XVII века возникли две теории на природу света: корпускулярная и волновая.

Согласно первой (ее предложил Ньютон). Свет представляет собой поток особых световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям.

Согласно второй (ее предложил Гюйгенс) свет - это упругая волна, распространяющаяся в особой гипотетической (невидимой и неощущаемой) среде - мировом эфире.

Обе теории конкурировали между собой до тех пор, пока на основе волновой теории не были объяснены все известные в то время оптические явления (явление прямолинейного распространения света в однородной и изотропной среде, явление отражения и преломления, явление интерференции и дифракции). Однако эта теория содержала противоречия: ни какими опытами не удавалось обнаружить мировой эфир; не было понятно, как упругая волна (свет) может распространяться в вакууме.

Выход из этого затруднения открыла электромагнитная теория Максвелла, согласно которой свет – электромагнитная волна. Сразу отпал вопрос о введении особо упругой среды (эфира), т.к. электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. И чем точнее экспериментально определены значения скорости света, тем ближе она была к значению, полученному в теории Максвелла. Однако в конце XIX и начале XX веков ряд новых опытных фактов заставил вновь вернуться к представлению об особых световых частицах, теперь уже названных не корпускулами, а (по предложению Эйнштейна) фотонами. Было установлено, что свет сочетает в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам, т.е. обладает корпускулярно-волновым дуализмом: в одних явлениях, таких как интерференция, дифракция, поляризация, свет ведет себя как электромагнитная волна, а в других (фотоэффект, эффект Комптона) как поток частиц — фотонов.

Что касается принципа Гюйгенса и его применения к световым волнам, то необходимо понять в чем он заключается и уметь точно его формулировать, а также пользоваться им для построения волновой поверхности в данный момент времени, зная ее положение в предыдущий момент времени.