Волновые характеристики света

Корпускулярно-волновой дуализм света

Свет представляет собой сложное явление: в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других – как поток особых частиц - фотонов.

Это означает, что природа света более сложна, чем природа привычных для нас тел окружающего мира. В любых световых явлениях при их глубоком изучении обнаруживается неразрывная связь квантовых и волновых свойств света.

Свет представляет собой волны электромагнитного поля. В электромагнитной волне колеблются векторы напряженности электрического поля E и векторы напряженности магнитного поля B.

Как показывает опыт, физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие действия света вызываются колебаниями электрического вектора. В соответствии с этим в дальнейшем под световым вектором подразумевается вектор напряженности электрического поля Е. Световые волны являются плоско поперечными, распространяются в однородной среде перпендикулярно направлению электрического и магнитного полей.

Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называются лучами. В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друг друга.

Свет, в котором направления колебаний упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным. Если колебания светового вектора происходят только в одной проходящей через луч плоскости, свет называется плоско поляризованным (или линейно - поляризованным).

Оптическое излучение какой-либо одной длины волны представляет собой монохроматическое излучение.

Колебание монохроматической световой волны описывается выражением гармонического колебания:

здесь t – время, с – скорость распространения волны, ф – фаза гармонического колебания в точке наблюдения.

Важной характеристикой световых волн является их взаимная когерентность.

Когерентность– это согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении. Колебания называются когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени, сложение колебаний определяет амплитуду суммарного колебания.

Дневной свет и свет, испускаемый лампами накаливания, - это смесь некогерентных электромагнитных волн разных длин и фаз, образующих непрерывный (сплошной) спектр.

Волновые свойства света проявляются в отражении, преломлении, дифракции, интерференции, поляризации, рассеивании света.