11. Развитие взглядов на природу света. Законы преломления и отражения световых волн. Полное внутреннее отражение.

Волновая природа света – Гюйгенс XVII век. Свет – поток быстро летящих частичек (И. Ньютон). Обоснована волновая природа – Френель и Юнг. Световые волны особенные: 1) свет распространяется через вакуум, 2) скорость – 300 000 км/сек. Максвелл установил, что с такой скоростью должно распространяться всякое электромагнитное возмущение. Герц на опыте подтвердил. Лебедев установил, что световые волны – электромагнитные.

Закон отражения света: луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к отражающей поверхности лежат в одной плоскости, причем угол отражения луча равен углу падения.

Закон преломления: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр к поверхности раздела лежат в одной плоскости. Угол падения и угол преломления связаны соотношением (sin i/sinr) =n. (углы i и r измеряются в направлении от перпендикуляра к соответствующему лучу).

Если свет падает на границу разделы данной среды, со средой оптически менее плотной (имеющей меньший абсолютный показатель преломления) происходит возрастание отраженной энергии с увеличением угла падения по иному закону: начиная с некотого угла падения, вся световая энергия отражается от границы разделы – полное внутреннее отражение. Угол падения (i_пр) начиная с которого вся световая энергия отражается от границы раздела, называется предельным углом полного внутреннего отражения (у стекла 40^о)

12. Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции.

Когерентность – согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов (временнАя и пространственная)

Когерентные волны – волны, которые при наложении имеют одинаковый период и неизменный сдвиг фаз. Устойчивая интерференционная картина наблюдается только при условии когерентности волн. При наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией волн. Естественные волны не когерентны, т.к. излучение светящегося тела слагается из волн, испускаемых многими атомами. Отдельные атомы излучают цуги (система волн, распространяемая во времени и пространстве) волн длительностью порядка 10^-8 с и с протяженностью 3 м. Фаза нового цуга никак не связана с фазой предыдущего. В испускаемой телом волне излучение одной группы атомов через время 10^-8с сменяется излучением другой группы, причем фаза результирующей волны претерпевает случайные изменения. Необходимое условие интерференции: разность оптических путей обоих лучей должна быть не больше длины когерентности порождающего их волнового цуга. Оптическая длина пути L=ns(s – геометрическая длина пути, n –показатель преломления)

Когерентные световые волны можно получить, разделив (с помощью отражений и преломлений) волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить эти две волны пройти разные оптические пути, а потом наложить их друг на друга, наблюдается интерференция. Разность оптических длин путей, проходимых интерферирующими волнами, не должна быть очень большой, так как складывающиеся колебания должны принадлежать одному и тому же результирующему цугу волн. Если эта разность порядка 1 м, наложатся колебания, соответствующие разным цугам, и разность фаз между ними будет непрерывно хаотически меняться. Опыты: с тонкими пленками, бипризма Френеля и т.д.