- •§ 1. Коливальний рух і коливальна система. Вільні коливання
- •§ 2. Гармонічні коливання. Період, частота, амплітуда і фаза гармонічних коливань
- •§ 3. Графічне зображення гармонічних коливальних рухів. Векторні діаграми
- •§ 4. Додавання гармонічних коливань. Принцип суперпозиції
- •§ 5. Негармонічні коливання
- •§ 6. Автоколивання
- •§ 7. Гармонічні і некармонічні коливання в природі н техніці
- •§ 8. Вільні електромагнітні коливання в контурі
- •§ 9. Перетворення енергії в коливальному контурі
- •§ 10. Рівняння гармонічних електромагнітних коливань у контурі
- •§ 11. Період, частота і фаза коливань
- •§ 12. Затухаючі електромагнітні коливання. Автоколивання
- •§ 13. Генератор незатухаючих коливань
- •§ 14. Вимушені електромагнітні коливання. Змінний струм
- •Миттєве значення ерс синусоїдального струму для фази 60° становить 120 в. Визначити амплітудне значення ерс.
- •3. Ерс змінного струму задана рівнянням. Знайти
- •§ 15. Генератор змінного струму
- •§ 16. Діючі значення напруги й сили струму
- •§ 17. Активний опір у колі змінного струму
- •§ 18. Ємність у колі змінного струму
- •§ 19. Індуктивність у колі змінного струму
- •§ 20. Закон Ома для електричного кола змінного струму
- •§ 21. Потужність в колі змінного струму
- •§ 22. Електричний резонанс. Резонанс напруг
- •§ 23. Поняття про спектр негармонійних коливань і про гармонічний аналіз періодичних процесів
- •§ 24. Вироблення електричної енергії
- •§ 25. Принципи роботи генераторів змінного і постійного струму
- •§ 26. Генератор трифазного струму
- •§ 27. Вмикання навантаження в трифазну систему зіркою і трикутником. Лінійні і фазні напруги
- •§ 28. Асинхронний двигун трифазного струму
- •§ 29. Трансформатор
- •Енергії
- •§ 31. Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища
- •§ 32. Електромагнітне поле
- •§ 33. Струм зміщення
- •§ 34. Електромагнітні хвилі і швидкість їх поширення
- •§ 35. Рівняння хвилі
- •§ 36. Властивості електромагнітних хвиль (відбивання, заломлення, інтерференція, дифракція, поляризація)
- •§ 37. Енергія електромагнітної хвилі. Густина потоку випромінювання
- •§ 38. Винайдення радіо
- •§ 39. Принципи радіотелефонного зв'язку. Амплітудна модуляція і детектування
- •§ 40. Найпростіший радіоприймач
- •§ 41. Радіолокація
- •§ 42. Поняття про телебачення
- •§ 43. Розвиток засобів зв'язку
- •§ 44. Світлові хвилі. Швидкість світла
- •§ 45. Інтерференція світла. Когерентність. Спектральний розклад при інтерференції
- •§ 46. Способи спостереження інтерференції світла
- •Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?
- •Які хвилі є когерентними? 5. Як можна одержати когерентні світлові хвилі?
- •§ 47. Інтерференція в тонких плівках
- •§ 48. Практичні застосування інтерференції світла
- •§ 49. Стоячі світлові хвилі
- •§ 50. Дифракція світла
- •§ 51. Принцип Гюйгенса — Френеля. Метод зон Френеля
- •§ 52. Дифракційна решітка
- •1. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла, якщо макси мум першого порядку, одержаний за допомогою дифракційної решітки з періодомм, відхилився від нульового максимуму на кут
- •§ 53. Дифракційний спектр
- •§ 54. Визначення довжини світлової хвилі
- •§ 55. Поняття про голографію
- •§ 56. Поляризація світла
- •§ 57. Дисперсія світла
- •§ 58. Спектроскоп
- •§ 59, Спектри випромінювання
- •§ 60. Спектри поглинання
- •§ 61. Спектральний аналіз
- •§ 62. Поглинання світла
- •§ 63. Інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання
- •§ 64. Рентгенівське випромінювання
- •§ 65. Шкала електромагнітних хвиль
- •§ 66, Геометрична оптика як граничний випадок хвильової оптики
- •§ 67 Закони геометричної оптики
§ 44. Світлові хвилі. Швидкість світла
Випромінювання електромагнітних хвиль відбувається під час вимушених коливань електронів в коливальних контурах (антенах). За допомогою електричних коливальних контурів можна дістати електромагнітні хвилі, частота яких досягає(довжина хвилі кілька міліметрів). Виникає запитання: чи існують електромагнітні хвилі більших частот? Теоретично можуть існувати електромагнітні хвилі, частота яких може змінюватися від нульових до нескінченно великих значень. Детальне вивчення електромагнітних явищ показало, що при коливаннях атомів і молекул виникають електромагнітні хвилі, частота яких значно перевищує частоту хвиль, які одержують за допомогою коливальних контурів. Ці хвилі дістали назву світлових хвиль. З фізичної точки зору світлові хвилі — це електромагнітні хвилі, до яких крім видимого (неозброєним оком) відносяться також інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання (частоти коливань ВІДІ ДОВЖИНИ ХВИЛЬ ВІД 0,3 MM ДО
). Видиме випромінювання має частоти від
(довжина хвиль від 0,4 до 0,77 мкм).
Світлові хвилі мають всі властивості електромагнітних хвиль, у тому числі з певною швидкістю переносити енергію. Питання про швидкість поширення світла — одне з найбільш важливих, принципових питань усієї фізики. З'ясування того, що швидкість світла є граничною швидкістю поширення будь-яких фізичних збуджень, а також визначення числового значення цієї швидкості дали можливість обгрунтувати електромагнітну природу світла і відіграли важливу роль у створенні теорії відносності, яку ви будете вивчати в наступному розділі.
Швидкість світла можна визначити, вимірявши пройдену ним за певний час відстань (прямий метод). Перша спроба визначити таким способом швидкість світла належить Г. Галілего (1607). На певній відстані від спостерігача установили плоске дзеркало. Відкриваючи заслінку ліхтаря, спостерігач за годинником мав визначити, через який час повернеться світло, відбившись від дзеркала. Однак таким способом не вдалося визначити швидкість світла, оскільки при порівняно невеликій відстані до дзеркала час реакції спостерігача на світло значно перевищував час
поширення світла від ліхтаря до дзеркала і назад до спостерігача.
Вперше визначив швидкість світла датський астроном Олаф Ремер у 1675 р. під час вивчення затемнень одного із супутників Юпітера. Супутники обертаються навколо Юпітера і періодично ховаються за ним. Очевидно, затемнення супутників мають повторюватися строго періодично. Однак Ремер виявив, що при наближенні Землі до Юпітера інтервали часу між послідовними затемненнями стають коротшими, а при віддаленні від Юпітера — довшими порівняно з розрахованим часом. Ремер пояснив це тим, що протягом року змінюється відстань від Землі до Юпітера, а тому світло від супутника Юпітера до Землі йде різний час. Ремер порівняв результати двох спостережень. Сдне виконувалося в момент, коли відстань між Юпітером і Землею була мінімальна, а друге — коли ця відстань була максимальна (мал. 100). Відмінність різниці фактичних моментів виходу супутника Юпітера із затемнення від розрахованого значення цієї різниці дорівнювала 1320 с. Оскільки діаметр земної орбіти навколо Сонця дорівнює 299 млн. км, то для швидкості світла Ремер дістав значення:
Це значення не дуже точне, оскільки вимірювання Ремера були виконані з великими похибками і, крім того, діаметр земної орбіти в той час був відомий з малою точністю. За сучасними спостереженнями час запізнення
затемнення
проти розрахованого становить 1001,6 с,
тому швидкість
світла дорівнює:
У подальшому швидкість світла вимірювалась багато разів і в різних умовах. Одним з найточніших був дослід, проведений у 1926 р. американським фізиком А. Майкель-соном. Його схема показана на малюнку 101. На одній горі установлювали потужне джерело світла, восьмигранне обертове дзеркало, трубу і увігнуте (параболічне) дзеркало D\. На другій горі, відстань до якої була точно виміряна, також установлювали увігнуте дзеркало Dj. У тому випадку, коли восьмигранне дзеркало не рухалось, систему настроювали так, щоб світло від джерела відбилося від однієї грані восьмигранного дзеркала, дійшло до другої гори, відбилося від дзеркал, повер-
нулося назад, упало на грань восьмигранного дзеркала, відбившись від якої і від дзеркала Dj, потрапило в трубу спостерігача. При настроєній системі спостерігач в трубу бачить джерело світла.
Коли ж восьмигранне дзеркало приводили електродвигуном у швидке обертання, зображення джерела в трубі зникало. Причину цього зрозуміти не важко. За час руху світла до другої гори і назад восьмигранне дзеркало трохи поверталося, протилежна грань зміщувалась, промінь падав на цю грань під дещо іншим кутом і після відбивання не потрапляв у трубу. Збільшуючи швидкість обертання
дзеркала, при певній кількості обертів п спостерігач знову бачив зображення джерела світла. Це означало, що за час проходження світлом подвійної відстані між горами 21 восьмигранне дзеркало встигало повернутися на одну восьму оберту і в положення протилежної грані ставала наступна за нею. Відбите від цієї грані світло знову потрапляло в трубу і спостерігач знову бачив джерело світла. Світло проходило подвійну відстань між горами
за 1/8 періоду обертання дзеркала, тому
швидкість світла визначалася так:
За результатами досліду А. Майкельсон установив, що
Нині існують інші, більш точні способи вимірювання швидкості світла. Кілька років тому, скориставшись лазерним випромінюванням, учені визначили швидкість світла з небаченою досі точністю:
Відносна похибка цього вимірювання дорівнює
? 1. У чому суть методу визначення швидкості світла О. Ремером? 2. Як визначав швидкість світла А. Майкельсон? 3. Припустимо, що в досліді Маякельсоиа при певній кількості обертів дзеркала за одиницю часу спостерігач бачить в трубу джерело. Чи бачитиме він джерело при збільшенні швидкості обертання дзеркала до 2 л чи Зл?