Свет — электромагнитная волна
Январь 30th, 2009 by admin Posted in Оптика
Что такое свет? Странный вопрос, подумаете Вы, этот термин настолько очевиден, что дать точное определение становится очень сложно. Но давайте попробуем это сделать. Свет сопровождает нас везде, без света невозможна жизнь в такой форме, какая она сейчас. Основной источник света на Земле это, безусловно, Солнце. Но давайте подумаем, какова природа света, каковы его свойства. Чтобы исследовать свойства света, нужно обратиться к собственным наблюдениям и опытам. Самый доступный прибор для исследования свойств света - это наш основной орган восприятия окружающего мира – глаз. Если дать определение света исходя из ощущений, которые он вызывает, то определение будет следующим. СВЕТ – это зрительное ощущение и излучение, вызывающее такое ощущение. Но ощущения субъективны, и такое определение, конечно, нестрогое. К тому же от древних греков и индусов дошли утверждения о том, что зрение есть нечто исходящее из глаза и как бы ощупывающее предметы. Но тогда возникает вопрос: почему мы не видим в темноте? Итак, понятно, что, исследуя свойства света только с помощью глаза, можно прийти к заблуждению. С помощью глаза мы достоверно можем определить лишь наличие или отсутствие света. Чтобы достоверно изучить свойства света, нам необходимо применить какие-то другие приборы. Если мы в солнечный день встанем спиной к солнцу, то увидим на земле свою тень. Если мы в одной из стенок коробки сделаем маленькое отверстие, а противоположную от отверстия стенку заменим белой матовой бумагой и направим полученное устройство отверстием на ярко освещенный предмет, то мы увидим на белой бумаге перевернутое изображение этого предмета. Таким образом мы получили камеру обскуры. Эти опыты говорят нам о том, что свет распространяется прямолинейно, и если на его пути поставить преграду, то свет за эту преграду не попадет. Эта модель распространения света является основой геометрической оптики. Но если мы на пути белого луча света поставим стеклянную призму, то увидим, что за призмой белого луча нет, а на экране появилась радуга. Эта радуга называется спектром. Этот опыт показывает, что белый свет состоит из нескольких цветов. Этот факт был известен еще Исааку Ньютону. Опыт с призмой называется опыт Ньютона. Но есть еще ряд свойств света, которые расходятся с представлениями геометрической оптики. Чтобы доказать это утверждение, нам потребуется специальный источник света – лазер. Если теперь мы осветим лучом лазера небольшое отверстие, то на экране мы получим не однородно освещенное пятно, как в случае белого света, а чередование темных и светлых колец (в случае круглого отверстия). Такую картину распределения света невозможно описать с точки зрения геометрической оптики, но легко объясняется с точки зрения волновой оптики. Эта картина называется картиной интерференции. Таким образом, на основании этих двух опытов можно сделать вывод, что свет обладает свойствами волны. Свет – это волна. Если же обратиться к теории Джеймса Максвелла, то убедимся, что скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью света. Откуда следует вывод, что свет – это электромагнитная волна.
