Хвильова оптика

Інтерференція - накладання двох когерентних світлових хвиль у просторі, внаслідок чого спостерігається стійка в часі картина підсилення або послаблення результуючих світлових коливань у різних точках простору. Зони підсилення називають зонами максимумів, зони послаблення - мінімумів. Щоб положення цих зон було незмінним і картина інтерференції залишалась стійкою в часі, хвилі мають бути когерентними (різниця фаз у хвилях незмінна з часом, їх частота і напрямок коливань однакові).

Геометричною різницею ходу ∆d двох хвиль (проме­нів) називається різниця відстаней d₁ ,d₂, що їх проходять хвилі (промені) від джерел S₁, S₂ до даної точки А (рис.11).

Рис. 11

Математично умови максимумів i мінімумів можна виразити так:

- умова максимуму;

- умова мінімуму.

де k = 1, 2, 3,…, n порядок інтерференційного максимуму чи мінімуму; λ - довжина хвилі.

Інтерференцію світла застосовують для визначення довжини хвилі світла, показників заломлення прозорих речовин, вимірювання товщини пластинок, перевірки якості шліфування поверхні, вимірювання малих кутів тощо.

Дифракція - це огинання хвилями країв перешкод, розміри яких невеликі в порівнянні з довжиною світлових хвиль. Чітку дифракційну картину утворює дифракційна гратка. Дифракційна гратка - це сукупність дуже вузьких однакових щілин, розділених однаковими непрозорими проміжками, що лежать в одній площині. Якщо a - ширина прозорої частини, b - непрозорої, то відстань d= a+b називається періодом (сталою) дифракційної гратки. Умова максимумів на дифракційній гратці математично виражається формулою: d·sinφ = kλ, де k = 1, 2, 3, …, n (порядок інтерференційного максимуму чи мінімуму), λ - довжина світлової хвилі, d – період гратки, φ – кут дифракції. Внаслідок дифракції на дифракційній гратці білого світла всі головні максимуми, крім центрального нульового максимуму, будуть забарвленими. Райдужна смужка, що містить сім кольорів - від фіолетового до червоного (відлік ведеться від центрального максимуму), називають дифракційним спектром.

У природному світлі вектори напруженості електричного поля і магнітної індукції коливаються в довільних площинах, перпендикулярних до напряму поширення хвилі. Світлову хвилю називають плоскополяризованою, якщо ці вектори коливаються в певній площині. Поляризатором називають пристрій, який перетворює природне світло в поляризоване.

Елементи теорії відносності.

Теорія відносності заперечує існування введених ще в XVII ст. Ньютоном понять абсолютного простору і часу, які ні з чим не взаємодіють і є змінними. Ейнштейн розширив принцип відносності про тотожність механічних явищ в інерціальних системах на всю фізику, тобто, що всі фізичні явища - магнітні, електричні, атомно-ядерні - однаково відбуваються в будь-якій інерціальні системі відліку. Це твердження називають принципом відносності Ейнштейна, або першим постулатом теорії відносності. Спираючись на безліч дослідів, проведених в різний час різними вченими, Ейнштейн сформулював другий постулат теорії відносності: швидкість світла у вакуумі є однаковою в усіх інерціальних системах і не залежить ні від швидкості джерела, ні від швидкості приймача.

Нехай υ₁ - швидкість рухомої системи відліку відносно нерухомої, а υ - швидкість тіла відносно рухомої системи відліку. Тоді маємо релятивістський закон додавання швидкостей:

Якщо m₀ - маса тіла, виміряна в системі відліку, в якій воно знаходиться в спокої (маса спокою), а m - маса тіла виміряна в рухомій системі відліку, то:

Зв'язок між масою і енергією згідно з теорією відносності визначають за формулою E = mc²