 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
84
преломления от длины волны). Эта трудность была преодолена в конце XIX в. Х.А. Лоренцем
(1853–1928), предложившим электронную теорию, согласно которой диэлектрическая
проницаемость зависит от длины волны света. Теория Лоренца, основанная на предположении о
колебаниях электронов внутри атома, позволила объяснить явления испускания и поглощения
света веществом.
Световые волны занимают лишь небольшой интервал шкалы электромагнитных волн (рис. 3.3).
Они охватывают диапазон от 380 до 770 нм (1 нм = 10
-9
м).
Рис. 3.3. Шкала электромагнитных воли
Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце,
окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают
электромагнитные волны, которые в зависимости от частоты носят разные названия: радиоволны
(РВ); инфракрасное излучение (ИК); видимый свет (В); ультрафиолетовое излучение (УФ);
рентгеновские лучи (РЛ); гамма-излучение (?).
В отличие от механических волн, которые распространяются в веществе – газе, жидкости или
твердом теле, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме.
Волновые свойства
Родоначальник волновой теории Христиан Гюйгенс не отвергал существования корпускул,
полагая, что они не излучаются светящимися телами, а заполняют все пространство. Процесс
распространения света Гюйгенс представлял не как поступательное движение, а как
последовательный процесс передачи удара одной корпускулой о другую. Сторонники Гюйгенса
высказывали мнение, что свет есть распространяющееся колебание в особой среде – «эфире»,
заполняющем все мировое пространство и свободно проникающем во все тела. Световое
возбуждение от источника света передается посредством эфира во все стороны.
Так возникли первые волновые представления о природе света. Основную ценность начальной
волновой теории света представляет принцип, первоначально сформулированный Гюйгенсом, а
затем развитый Френелем. Принцип Гюйгенса – Френеля состоит в том, что каждая точка, до
которой дошло световое возбуждение, в свою очередь становится центром вторичных волн и
передает их во все стороны соседним точкам. Наиболее наглядно волновые свойства света
проявляются в явлениях интерференции и дифракции.
Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух волн может
происходить усиление или ослабление колебаний. Принцип интерференции был открыт в 1801 г.
английским ученым Томасом Юнгом (1773–1829), врачом по профессии. Юнг провел ставший
теперь классическим опыт с двумя отверстиями. На экране кончиком булавки прокалывались два
близко расположенных отверстия, которые освещались солнечным светом из небольшого
отверстия в зашторенном окне. За экраном наблюдалась вместо двух ярких точек серия
чередующихся темных и светлых колец. Необходимым условием наблюдения интерференционной
картины является когерентность волн – согласованное протекание колебательных или волновых
процессов.
Явление интерференции широко используется в приборах – интерферометрах, с помощью
которых осуществляются различные точные измерения и производится контроль чистоты
обработки поверхности деталей, а также многие другие операции контроля.
В 1818г. Френель представил обширный доклад по дифракции света на конкурс, проводимый
Парижской академии наук. Рассматривая этот доклад, французский математик и физик Пуассон
(1781–1840) пришел к выводу, что согласно предлагаемой Френелем теории при определенных
условиях в центре дифракционной картины от непрозрачного круглого препятствия на пути света
должно быть светлое пятно, а не тень. Это было ошеломляющее заключение. Д.Ф. Араго (1786–