Общие сведения о свете
Итак, считаем свет электромагнитной волной. В электромагнитной волне колеблется и . Экспериментально установлено, что физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие действия света определяются вектором световой волны, поэтому его называют световым. Соответственно, будем считать, что световая волна описывается уравнением:
(1)
где - амплитуда,
- волновое число (волновой вектор),
расстояние вдоль направления распространения.
Плоскость, в которой колеблется , называется плоскостью колебаний.Световая волна распространяется со скоростью
, (2)
где
называется показателем преломления и характеризует отличие скорости света в данной среде от скорости света в вакууме (пустоте).
В большинстве случаев у прозрачных веществ магнитная проницаемость , и почти всегда можно считать, что показатель преломления определяется диэлектрической проницаемостью среды:
(3)
Значение n используют для характеристики оптической плотности среды:чем больше n, тем более оптически плотной называется среда.
Видимый свет имеет в вакууме длины волн в интервале и частоты
|
Реальные приемники света не в состоянии уследить за столь быстротечными процессами и регистрируют усредненный во времени поток энергии. По определению, интенсивностью света называется модуль среднего по времени значения плотности потока энергии, переносимой световой волной:
(4)
Поскольку в электромагнитной волне
, то (5) (5)
, (6)
Поэтому можно считать, что
Ι ~ ~ ~ (7)
В однородной среде можно считать
I ~ A2 (8)
Лучамибудем называть линии, вдоль которых распространяется световая энергия.
Вектор среднего потока энергии всегда направлен по касательной к лучу. В изотропных средах совпадает по направлению с нормалью к волновым поверхностям.
В естественном свете имеются волны с самыми различными ориентациями плоскости колебаний. Поэтому, не смотря на поперечность световых волн, излучение обычных источников света не обнаруживает асимметрии относительно направления распространения. Эта особенность света (естественного) объясняется следующим: результирующая световая волна источника складывается из волн, испущенных различными атомами. Каждый атом излучает волну в течение секунд. За это время в пространстве образуется цуг волн (последовательность «горбов и впадин») длиной приблизительно 3 метра.
Плоскость колебаний каждого цуга вполне определённа. Но одновременно свои цуги излучают огромное число атомов, а плоскость колебаний каждого цуга ориентирована независимо от других, случайным образом. Поэтому в результирующей волне от тела колебания различных направлений представлены с равной вероятностью. Это означает, что, если некоторым прибором исследовать интенсивность света с различной ориентацией вектора , то в естественном свете интенсивность не зависит от ориентации.
Измерение интенсивности процесс длительный по сравнению с периодом волны, и рассмотренные представления о природе естественного света удобны при описании достаточно длительных процессов.
Однако в данный момент времени в конкретной точке пространства в результате сложения векторов отдельных цугов образуется некоторый конкретный . Вследствие случайных «включений» и «выключений» отдельных атомов световая волна возбуждает в данной точке колебание, близкое к гармоническому, но амплитуда, частота и фаза колебаний зависят от времени, причем изменяются хаотически. Так же хаотически изменяется и ориентация плоскости колебаний. Таким образом, колебания светового вектора в данной точке среды можно описать уравнением:
(9)
Причем , и есть хаотически изменяющиеся во времени функции. Такое представление о естественном свете удобно, если рассматриваются промежутки времени, сравнимые с периодом световой волны.
Свет, в котором направления колебаний вектора упорядочены каким – либо образом называют поляризованным.
Если колебания светового вектора происходят только в одной плоскости, проходящей через луч, то свет называется плоско- или линейно поляризованным.Другими словами в плоско поляризованном свете плоскость колебаний имеет строго фиксированное положение. Возможны и другие виды упорядочения, то есть виды поляризации света.
Дата добавления: 2016-02-11; просмотров: 673;