Физическая оптика.
Физическая оптика изучает волновые и квантовые свойства света с законом распределения энергии излучения в изотропных и анизотропных сферах.
Корпускулярная и волновая теория света.
Исаак Ньютон (1643-1727г.) развил корпускулярную теорию света. Он изучал интерференцию, дифракцию, по его теории лучи от источника распространяются прямолинейно, равномерно в виде корпускулярных маленьких частиц.
Волновую теорию о свете выдвинул английский физик Роберт Гук (1635-1703г.) и галанский физик Христиан Гюйгенс (1629-1695г.).
Сторонниками волновой теории были Ломоносов и Леонард Эйлер.
Большой вклад в развитие волновой теории внёс французский физик Френель (1788-1827г.). Он объяснил прямолинейное распространение света при волновой теории, и он изучал поляризацию света.
Электромагнитная теория света.
Английский физик Максвелл (1831-1873г.) изучал электромагнитные излучения и пришёл к выводу, что видимый свет это частный случай электромагнитного колебания.
Немецкий физик Герц и русский Лебедев- подтвердил экспериментально, что все свойства световых волн совпадают со свойством электромагнитных волн.
Галанский физик Лоренц(1853-1928г.) дополнил электромагнитную теорию о свете электронной теорией. С помощью его открытий электронов появилась возможность пояснить такие явления света как: излучение, поглощение, рассеяние.
Скорость
света была измерена датским астрономом
О.
Ремезом в
1675г.
Квантовая и фотонная теория света.
В 1845г. немецкий физик Рентген открыл рентгеновские лучи. Лауэ открыл дифракцию рентгеновских лучей.
В 1900г. Планк издал квантовую теорию света. Он предположил, что излучение и поглощение происходит определёнными процессами.
Немецкий физик Альберт Эйнштейн (1874-1955г.) в 1905г. высказал предположение, что не только излучение и поглощение света, но все явления света происходят прерывисто определёнными порциями. Если их называют квантами, а Эйнштейн назвал их фотонами и следовательно квантовые и фотонные теории возродили корпускулярную теорию Ньютона.
Вывод: Свет -это электромагнитное излучение обладающее квантовыми и волновыми свойствами.
Электромагнитная теория света.
Е = Е0 sin (2t+y0)
H = H0 sin (2t+y0)
Процесс распространения электромагнитного поля в котором напряжённости электромагнитного и магнитного полей изменяются по периодическому закону, представляют собой электромагнитные волны. Это распространение электромагнитных волн подчиняется математическим уравнениям Максвелла.
Изменение электромагнитного поля в каждой точке пространства удобно характеризовать колебаниями 2-х векторов.
Е - вектор напряжённости электрического поля
H - вектор напряжённости магнитного поля
Эти вектора в одних и тех же точках пространства одновременно достигают своего max и min.
Вектор P - вектор скорости электромагнитной волны перпендикулярен Е и Н.
Е0 - амплитуда вектора напряжённости электромагнитного поля
H0 - амплитуда вектора напряжённости магнитного поля
y0 - начальная фаза колебаний
Электромагнитные излучения принято делить на диапазоны, в соответствии с длинами волн и частотами. Это деление условное. Спектр электромагнитного излучения непрерывный, но для удобства его разделили на несколько областей: согласно излучателей и приёмников. Химическое и физическое воздействие разных видов излучение не одинаково, это можно объяснить различной энергией фотонов. Энергия единичного фотона выражается уравнением.
E = h
h - постоянная Планка = 6,626 1034 Дж с
- частота
Энергия электромагнитного излучения.
-
Область
Длинна волн
Частота 0-1
Радиочастотность
3 103 м
0,30 м
105
109
Микроволновая
0,006 м
600 мкм
7,98 1011
Ближняя
инфракрасная
30 мкм
0,8 мкм
4,98 1011
Видимая
0,8 мкм
400 нм
7,3 1014
Ультрафиолетовые
400 нм
150 нм
Рентгеновские лучи
150 нм
5 нм
10-4 нм
3 1021
Инфракрасные
1000 нм
3,00 1014 Гц
Красный
700 нм
4,28 1014 Гц
Оранжевый
620 нм
4,84 1014 Гц
Жёлтый
580 нм
5,17 1014 Гц
Зелёный
530 нм
5,66 1014 Гц
Синий
470 нм
6,38 1014 Гц
Фиолетовый
420 нм
7,14 1014 Гц
Ближн.
Ультрафиолетовый
300 нм
10,0 1014 Гц