align="justify"> Така впевненість особливо зміцніла, коли англійський фізик Джеймс Клерк Максвелл у другій половині XIX століття довів, що світло є окремий випадок електромагнітних хвиль. Роботами Максвелла були закладені основи електромагнітної теорії світла.
Після експериментального виявлення в кінці XIX століття електромагнітних хвиль німецьким фізиком Генріхом Герцем ніяких сумнівів в тому, що при поширенні світло поводиться як хвиля, не залишилося. Однак на початку XX століття уявлення про природу світла почали докорінно змінюватися. Несподівано з'ясувалося, що відкинута корпускулярна теорія все ж має відношення до дійсності.
Виявилося, що при випромінюванні і поглинання світло поводиться подібно до потоку частинок. Були виявлені переривчасті, або, як кажуть фізики, квантові, властивості світла. Виникла незвичайна ситуація: явища інтерференції і дифракції раніше можна було пояснити, вважаючи світло хвилею, а явища випромінювання і поглинання можна було пояснити, погодившись з тим, що світло - це потік 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 нової фізичної теорії - квантової електродинаміки. З часом з'ясувалося, що подвійність властивостей, властива не тільки світла, а і будь-який інший формі матерії. Отже, для того щоб бути впевненим у тому, що світло має хвильову природу, необхідно знайти експериментальні докази інтерференції і дифракції світла.
ЯВИЩЕ ІНТЕРФЕРЕНЦІЇ СВІТЛА
Відомо, що для спостережень інтерференції поперечних механічних хвиль на поверхні води використовувалися два джерела хвиль (наприклад, дві кульки, закріплених на хиткому коромислі). Отримати ж інтерференційну картину (чергування мінімумів і максимумів освітленості) за допомогою двох природних незалежних джерел світла, наприклад двох електричних лампочок, неможливо. Включення ж ще однієї лампочки лише збільшує освітленість освітлюваної поверхні. З'ясуємо, в чому причина цього.
Складання двох монохроматичних хвиль
Подивимося, що вийде в результаті складання двох біжучих хвиль з однаковими частотами коливань. Відомо, що гармонійні світлові хвилі називаються монохроматичними (Згодом ми побачимо, що колір визначається частотою хвилі (або її завдовжки), тому гармонійна хвиля може бути названа монохроматичній (тобто одноколірної)). Нехай ці хвилі поширюються від двох точкових джерел S1 і S2, що знаходяться на відстані один від одного. Результат складання хвиль будемо розглядати на відстані від джерел, багато більшому (тобто). Екран, на який падають світлові хвилі, розташуємо паралельно лінії, що з'єднує джерела (дивися малюнок 1).
Світлова хвиля - це, згідно електромагнітної теорії світла, електромагнітна хвиля. У електромагнітної, хвилі, що поширюється у вакуумі, напруженість електричного поля по модулю, в системі Гауса, дорівнює магнітної індукції. Ми розглянемо складання хвиль напруженості електричного поля. Втім, рівняння біжучої хвилі має одну і ту ж форму для хвиль будь-якої фізичної природи.
Отже, джерела S1 і S2 випускають дві сферичні монохроматичні хвилі. Амплітуди цих хвиль убувають з відстанню. Однак якщо ми будемо розглядати складання хвиль на відстанях r1 і r2 від джерел, багато великих відстані між джерелами (тобто і), то амплітуди від обох джерел можна вважати рівними.
Хвилі, що прийшли від джерел S1 і S2 в точку А екрану, мають приблизно однакові амплітуди і однакові частоти? коливань. У загальному випадку початкові фази коливань у джерелах хвиль можуть розрізнятися. Рівняння біжучому сферичної хвилі в загальному випадку можна записати так:
,
де? 0 - початкова фаза коливань у походженні ().
При складанні двох хвиль у точці А виникає результуюче гармонійнеколивання напруженості:
Тут ми вважаємо, що коливання напруженостей і відбуваються вздовж однієї прямої. Позначимо через:
- початкову фазу коливань першої хвилі в точці А, а через: - початкову фазу коливань другої хвилі в цій же точці. Тоді:
для різниці фаз отримаємо вираз:
Амплітуда результуючих коливань напруженості в точці А дорівнює:
Відомо що, інтенсивність випромінювання I прямо пропорційна квадрату амплітуди коливань напруженості, значить для однієї хвилі: I ~ E, а для результуючих коливань: I ~ E. Тому для інтенсивності хвилі в точці А маємо:
(1)
Умови максимумів і мінімумів інтерференційної картини
Інтенсивність світла в даній точці простору визначається різницею фаз коливань? 1 -? 2. Якщо коливання джерел синфазних, то? 01 -? 02=0 і:
(2)
Різни...
