Зміст
Введення
. Хвильові властивості світла
. 1 Дисперсія
. 2 Інтерференція світлових хвиль
. 3 Дифракція світла
. 4 Поляризація світла
. Лабораторні роботи
. 1 Дослідження явища дифракції світла
. 2 Дифракція Френеля
. 3 Дифракція Фраунгофера
. 4 Методика постановки дослідження дифракції Фраунгофера на двох щілинах
2.5 Вплив дифракції на роздільну здатність оптичних інструментів
Висновок
Література
Введення
У 17 столітті майже одночасно виникли і почали розвиватися дві абсолютно різні теорії про те, що таке світло і яка його природа.
Одна з цих теорій пов'язана з ім'ям Ньютона, а інша - з ім'ям Гюйгенса.
Ньютон дотримувався так званої корпускулярної теорії світла, згідно якої світло - це потік часток, що йдуть від джерела в усі сторони (перенесення речовини).
Згідно ж уявленням Гюйгенса, світло - це потік хвиль, що поширюються в особливій, гіпотетичному середовищі - ефірі, що заповнює весь простір і проникаючому всередину всіх тіл.
Обидві теорії тривалий час існували паралельно. Жодна з них не могла здобути вирішальної перемоги. Лише авторитет Ньютона змушував більшість учених віддавати перевагу нової теорії. Відомі на той час з досвіду закони поширення світла більш-менш успішно пояснювалися обома теоріями.
На основі нової теорії було важко пояснити, чому світлові пучки, перетинаючись у просторі, ніяк не діють один на одного. Адже світлові частинки повинні стикатися і розсіюватися.
Хвильова ж теорія це легко пояснювала. Хвилі, наприклад на поверхні води, вільно проходять один крізь одного, не надаючи взаємного впливу.
Однак прямолінійне поширення світла, що приводить до утворення за предметами різких тіней, важко пояснити, виходячи з хвильової теорії. При корпускулярної ж теорії прямолінійне поширення світла є просто наслідком закону інерції.
Таке невизначене становище щодо природи світла зберігалося до початку XIX століття, коли були відкриті явища дифракції світла (огибания світлом перешкод) і інтерференція світла (посилення або ослаблення освітленості при накладенні світлових пучків один на одного). Ці явища властиво виключно хвильовому рухові. Пояснити їх за допомогою нової теорії не можна. Тому здавалося, що хвильова теорія здобула остаточну і повну перемогу.
Така впевненість особливо зміцніла, коли Максвелл у другій половині XIX століття показав, що світло є окремий випадок електромагнітних хвиль. Роботами Максвелла були закладені основи електромагнітної теорії світла.
Після експериментального виявлення електромагнітних хвиль Герцем ніяких сумнівів в тому, що при поширенні світло поводиться як хвиля, не залишилося.
Однак в нале XIX століття уявлення про природу світла почали докорінно змінюватися. Несподівано з'ясувалося, що відкинута корпускулярна теорія все ж має відношення до дійсності.
При випромінюванні і поглинання світло поводиться подібно до потоку частинок.
Були виявлені переривчасті, або, як кажуть, квантові, властивості світла. Виникла незвичайна ситуація: явища інтерференції і дифракції раніше можна пояснити, вважаючи світло хвилею, а явища випромінювання і поглинання - вважаючи світло потоком частинок. Ці два, здавалося б, несумісних один з одним уявлення про природу світла в 30-х роках XX століття вдалося несуперечливим чином об'єднати в новій видатної фізичної теорії - квантової електродинаміки.
1. Хвильові властивості світла
Гюйгенс припустив, що «Світло поширюється так само, як і звук, сферичними поверхнями і хвилями». Дифракція - огибание хвилями перешкод (Ріс.11.24), відхилення від прямих ростуть з довжиною хвилі (11.25). Тому звукові хвилі ми чуємо і за рогом, якщо і не бачимо джерела, машини - вони огинають перешкоди. Світло, як відомо, зазвичай не робить так, перешкоди дають тінь. Але при розмірі перешкод порядку довжини хвилі світло огинає їх, виявляється дифракція. Довжина хвилі світла менше 1 мкм і визначає роздільну силу мікроскопів. Тоді як у звуку при частоті 100 Гц і швидкості 350 м/с, довжина хвилі=350х1/100=3.5 м, огинає кути. Довжину хвилі такого порядку мають короткі радіохвилі (КВ), відокремлювані від світла мікрохвилями і тепловими, ІЧ-променями.
Хвильові вл...
