Волновые свойства электромагнитного излучения

К явлениям, подтверждающим волновые свойства электромагнитного излучения, относятся интерференция, дифракция и поляризация.

Интерференция света. Интерференцией называется явление наложения когерентных волн, в результате которого наблюдается перераспределение энергии светового потока в пространстве. В тех точках пространства, куда волны пришли в одной фазе, наблюдаются максимумы интенсивности (волны усиливают друг друга); в точках пространства, куда волны пришли в противофазе, наблюдаются минимумы интенсивности (волны ослабляют друг друга).

Когерентными называются волны одинаковой частоты, разность фаз которых сохраняется во времени. Все источники света (кроме лазеров) дают некогерентное излучение, поэтому для наблюдения интерференции используют разделение электромагнитной волны на части, проходящие разные оптические пути. Примером разделения волны может служить интерференция в тонких пленках.

Для расчета интерференционных картин используют понятие оптической разности хода Δ:

Δ=n₂S₂–n₁S₁. (2.7.5)

Здесь S – путь, пройденный световой волной в среде с показателем преломления n.

Если когерентные волны приходят в некоторую точку пространства в одной фазе, то оптическая разность хода составляет четное число полуволн, если волны приходят в эту точку в противофазе, то оптическая разность хода составляет нечетное число полуволн. Таким образом, условия максимума и минимума интерференции имеют вид:

максимум: Δ=2kλ./2; минимум: Δ=(2k+1)λ./2, k=0,1,2,3…. (2.7.6)

Интерференцией света объясняются радужная окраска мыльных пузырей, цветные пятна нефти или бензина на лужах, цветная окраска крыльев бабочек и стрекоз и т.д.

Интерференция света нашла широкое применение в технике и научных исследованиях. Это явление обусловлено волной природой света, поэтому его количественные закономерности зависят от длины волны. Интерференция применяется в интерференционной спектроскопии для измерения длин волн. На явлении интерференции света основано улучшение качества оптических приборов (просветление оптики) и получение высоко отражающих покрытий. Большое значение имеют интерферометры – точные измерительные приборы, используемые для определения изменения длины тел при изменении температуры, контроля чистоты обработки поверхности, точного измерения углов и т.д. Интерференционные рефрактометры позволяют измерить незначительные изменения показателя преломления при изменении давления, температуры, примесей и т.д.