PhysBook
PhysBook
Представиться системе

A. Свет волна

Материал из PhysBook

Свет как электромагнитная волна

К концу XIX ст. физика накопила достаточно много экспериментальных данных, свидетельствующих о взаимосвязи световых, электрических и магнитных явлений. Это позволило в 70-х гг. XIX в. Дж. Максвеллу создать электромагнитную теорию поля. Он доказал, что в природе должны существовать электромагнитные волны. Максвелл рассчитал скорость распространения электромагнитных волн в вакууме и в среде:

\(\upsilon = \frac{c}{\sqrt{\varepsilon \mu}}\)

\(c \approx 3 \cdot 10^8\) м\с скорость их распространения в вакууме, \(~\varepsilon\) и \(~\mu\) — диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Совпадение значения скорости распространения электромагнитных волн со скоростью света привело Максвелла к мысли, что свет — это электромагнитные волны. Позже Г. Герц на опыте получил и исследовал электромагнитные волны, и результаты этих опытов подтвердили теорию Максвелла. Окончательно электромагнитная теория утвердилась после обнаружения П.Н. Лебедевым давления света на тела, расположенные на пути их распространения.

Таким образом, волновая теория Гюйгенса—Френеля о природе света эволюционировала в электромагнитную теорию света. Согласно этой теории, свет — это электромагнитные волны определенного оптического диапазона 3 \(\cdot\) 109 — 3 \(\cdot\) 1019 Гц. Оптическое излучение в пределах длин волн от 760 нм до 380 нм способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазу. Следовательно, оно является видимым. Оптическое излучение с \(\lambda\) > 760 нм называется инфракрасным, а с \(\lambda\) < 380 нм — ультрафиолетовым.

Как любые электромагнитные волны, световые волны характеризуются напряженностью \(\vec E\) электрического поля и магнитной индукцией \(\vec B\) магнитного поля волны. Но, как показали исследования, все оптические явления вызываются действием электрической составляющей электромагнитного поля на электроны атомов вещества, поэтому световые волны описываются обычно уравнением

\(E = E_0 \cos \Bigr( \omega t - \frac{2 \pi r}{\lambda} \Bigl)\)

где Е0 — амплитуда напряженности, \(~\omega\)— циклическая частота, \(\lambda\) — длина волны света, r — расстояние до источника света.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 502-503.