Свет – электромагнитная волна. Скорость и интерференция света

Реферат

на тему:

Свет - электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны.

ученика 11^а класса

Корчагина Сергея

Санкт-Петербург 1997.

Оглавление

Свет ѕ электромагнитная волна

Скорость света

Интерференция света

Стоячие волны

Литература

Свет - электромагнитная волна

В XVII веке возникло две теории света: волновая и корпускулярная. Корпускулярную^[1] Латинское слово «корпускула» в переводе на русский язык означает «частица».^[1] теорию предложил Ньютон, а волновую - Гюйгенс. Согласно представлениям Гюйгенса свет - волны, распространяющиеся в особой среде - эфире, заполняющем все пространство. Две теории длительное время существовали параллельно. Когда одна из теорий не объясняла какого-то явления, то оно объяснялось другой теорией. Например, прямолинейное распространение света, приводящее к образованию резких теней нельзя было объяснить исходя из волновой теории. Однако в начале XIX века были открыты такие явления как дифракция^[2] Огибание светом препятствий.^[2] и интерференция^[3] Явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков.^[3], что дало повод для мыслей, что волновая теория окончательно победила корпускулярную. Во второй половине XIX века Максвелл показал, что свет - частный случай электромагнитных волн. Эти работы послужили фундаментом для электромагнитной теории света. Однако в начале XX века было обнаружено, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц.

Скорость света

Существует несколько способов определения скорости света: астрономический и лабораторные методы.

Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой из спутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провел измерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент, когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера. В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во втором случае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения. Зная расстояние и время запаздывания Ио он вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с^[4] Сам Ремер получил значение 215 000 км/с.^[4].

Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное 313 000 км/с.

По современным данным, скорость света равна 299 792 458 м/с ±1.2 м/с.

Интерференция света

Получить картину интерференции световых волн достаточно трудно. Причина этого в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, не согласованы друг с другом. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную разность фаз в любой точке пространства^[5] Волны, имеющие одинаковые длины и постоянную разность фаз называются когерентными.^[5]. Равенства длин волн достичь нетрудно, используя светофильтры. Но осуществить постоянную разность фаз невозможно, из-за того, что атомы разных источников излучают свет независимо друг от друга^[6] Исключением являются лишь квантовые источники света ѕ лазеры.^[6].

Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Например, радужный перелив цветов на мыльном пузыре или на тонкой пленке керосина или нефти на воде. Английский ученый Т.Юнг первым пришел к гениальной мысли, что цвет объясняется сложением волн, одна из которых отражается от наружней поверхности, а другая ѕ от внутренней. При этом происходит интерференция^[7] Сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.^[7] световых волн. Результат интерференции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны.

Стоячие волны

Было замечено, что если раскачивать один конец веревки с правильно подобранной частотой (другой ее конец закреплен), то к закрепленному концу побежит непрерывная волна, которая затем отразится с потерей полуволны. Интерференция падающей и отраженной волны приведет к возникновению стоячей волны, которая будет выглядеть неподвижно. Устойчивость этой волны удовлетворякт условию:

L=nl/2, l=u/n, L=nu/n,

Где L ѕ длина веревки; n ѕ 1,2,3 и т.д.; u ѕ скорость рапространения волны, которая зависит от натяжения веревки.

Стоячие волны возбуждаются во всех телах способных совершать колебания.

Образование стоячих волн является резонансным явлением, которое происходит на резонансных или собственных частотах тела. Точки, где интерференция гасится, называют узлами, а точки, где интерференция усиливается, ѕ пучностями.

Литература

1. Физика 11 (Г.Я.Мякишев Б.Б.Ьуховцев)

2. Физика 10 (Н.М.Шахмаев С.Н.Шахмаев)

3. Опорные конспекты и тестовые задания (Г.Д.Луппов)