Световые волны

Дифракция света Отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий называется дифракцией. Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световых волн мала, поэтому дифракцию света наблюдать нелегко. Принцип Гюйгенса – Френеля: «Волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции»

Дифракционная решетка Дифракционная решетка – это совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. а – ширина прозрачных щелей b- ширина непрозрачных промежутков d = a + b; где d - период решетки d sinα = k λ, где к = 0,1,2,… С помощью дифракционной решетки можно проводить очень точные измерения длины волны

Поперечность световых волн В падающем от обычного источника пучке волн присутствуют колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн. Световая волна с колебаниями по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения, называется естественной.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, лежащими в одной определенной плоскости (поляризованный свет), следовательно он преобразует естественный свет в плоскополяризованный

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА В XIX в. было установлено, что световые волны возбуждаются движущимися в атомах заряженными частицами. Свет – поперечная волна

ЗАГАДКИ ПРИРОДЫ Многие жуки обладают радужными, переливчатыми панцирями, отражающими только свет с левой круговой поляризацией. Эти покровы состоят из хитиновых волокон, внедренных в белковую матрицу, и их строение очень походит на геликоидальные структуры, называемые холестерическими жидкими кристаллами. Все молекулы в таком кристалле, лежащие в одной плоскости, ориентированы в определенном направлении, а соседние плоскости слегка повернуты относительно друг друга (a) жук P. boucardi; (b)-(f) надкрылья жука при разном увеличении.

ЗАГАДКИ ПРИРОДЫ Известно, что перламутр состоит в основном из арагонита - хрупких кристаллов карбоната кальция, которые образуют слоистую структуру с толщиной слоев в пятьсот нанометров. Отражение света от этих слоев и заставляет перламутр играть всеми цветами радуги. К сожалению, ни один из известных способов исследования материалов пока не позволял как следует разобраться в этой сложной структуре.

ЗАГАДКИ ПРИРОДЫ Световые кристаллы являются материалами с повторяющейся структурой, которая по размерам похожа на длину волны света. Такая структура заставляет свет интерферировать с самим собой, таким образом, который позволяет ему распространяться только в определенном направлении и при определенных частотах. Ученые уже некоторое время знают о том, что окраска крыльев определенных типов бабочек создается из хитина в виде структур световых кристаллов, имеющих природное происхождение. Хитин – это полисахарид, который широко распространен у многих насекомых и животных. Так как от цвета поверхности зависит длина волны поглощаемого света, у бабочек окраске крыльев принадлежит важная роль в терморегуляции.

Интерференция света ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА - сложение двух (или нескольких) световых волн, при котором в одних точках пространства происходит усиление интенсивности света, а в других – ослабление. Явление сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Условия интерференции Чтобы наблюдать на опыте интерференцию света, нужно световой пучок от какого-либо источника света разделить на два пучка, а затем, заставив их пройти различные пути, снова свести вместе. Источники света должны быть когерентными, иметь одинаковую амплитуду, частоту и разность фаз, не меняющуюся со временем.

Интерференционная картина Интерференционная картина Возникает в виде чередования максимумов и минимумов освещенности (максимум – радужная полоска, минимум – светлая полоска)

Дисперсия света Дисперсия (от латинского dispersio рассеяние) – это зависимость показателя преломления света от его цвета, т.е. от его длины волны или частоты.

Почему небо голубое? Прямой солнечный свет (т. е. свет, исходящий непосредственно от солнечного диска), теряя за счет рассеяния в основном синие и фиолетовые лучи, приобретает слабый желтоватый оттенок, который усиливается при опускании Солнца к горизонту. Теперь лучам приходится проходить в атмосфере все больший и больший путь. На длинном пути потери коротковолновых, т. е. фиолетовых, синих, голубых, лучей становятся все более за­ метными, и в прямом свете Солнца или Луны до поверхности Земли доходят преимущественно длинноволновые лучи красные, оранжевые, желтые. Поэтому цвет Солнца и Луны становится сначала желтым, затем оранжевым и красным. Красный цвет Солнца и голубой цвет неба это два следствия одного и того же процесса рассеяния. В прямом свете, после того как он проходит сквозь толщу атмосферы, остаются преимущественно длинноволновые лучи (красное Солнце), в рассеянный свет попадают коротко­волновые лучи (голубое небо)