Электромагнитные волны. Интерференция и поляризация ЭМВ

1. Понятие об электромагнитных волнах

Теория электромагнитного поля была создана в 1864

Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:
Всякое переменное электрическое поле

Эта гипотеза была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако

Из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:
1. Единое электромагнитное поле распространяется

Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные и взаимопорождающие друг друга распространяющиеся колебания

Уравнения плоской ЭМВ имеют вид:
E = Emcos ω(t-x/v)
H = Hmcos ω(t-x/v)
Здесь

2) Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью:
где с -

2. Интерференция света. Практическое применение интерференции

Интерференцией света называют сложение световых волн

Устойчивую во времени интерференционную картину можно получить только при сложении когерентных

Обычные источники света представляет собой совокупность огромного числа излучающих атомов или

Поэтому картина взаимного усиления, возникшая в каком-либо участке пространства, уже через

Единственный способ получения когерентных световых волн - разделить один световой пучок

Зеркало Ллойда

В зеркале Ллойда прямой пучок света от источника S

Бизеркало Френеля

Свет от точечного источника света S падает на два

Колебания вектора напряженности электрического поля Е этих волн в некоторой точке

Сложение волн, распространяющихся в среде, определяется сложением соответствующих колебаний.
Наиболее простой

Амплитуду результирующих колебаний вектора напряженности в точке A находим по теореме

Очевидно, что амплитуда результирующего колебания будет максимальной (условие максимума), если соs

Амплитуда результирующего колебания будет минимальной (условие минимума), если соs Δφ =

Чему же равна разность фаз рассматриваемых волн?

Вспомним, что ω = 2π/Т.
Отношение скорости света в вакууме к скорости

Продолжая вывод формулы, получим:

Произведение геометрического пути волны x на абсолютный показатель преломления среды n

Объединим условие интерференционного максимума: Δφ = 2kπ (k = 0, ±1,

Максимум интерференции наблюдается в тех точках, в которых оптическая разность хода

Интерференция в тонких пленках

Условие максимума интерференции в тонкой пленке:
Условие минимума интерференции в тонкой пленке:

Здесь - толщина пленки;
i - угол падения;
n – показатель преломления пленки

Проанализируем формулы интерференционных минимумов и максимумов для тонких пленок:
1) Если на

2) При освещении пластинки белым светом условия минимумов и максимумов будут

Предположим, что свет падает на пластину переменной толщины.
Условия интерференции одинаковы

При освещении пластинки переменной толщины белым светом получаем разноцветные пятна и

Применение интерференции

1) Просветление оптики
Современные оптические устройства состоят из большого количества

При падении света нормально поверхности от каждой поверхности отражается 5-9 % всей

В результате этого освещенность изображения получается малой.
Многократное отражение от преломляющих

На поверхность оптического стекла наносят тонкую пленку (например, из оксидов металлов)

Из условий интерференции в тонкой пленке следует, что толщина слоя просветления:
Выражение

Толщину пленки подбирают так, чтобы полное гашение при нормальном падении имело

2) Интерферометры -приборы для измерения с высокой точностью длин волн, небольших

Интерферометр Жамена

3) Интерференционный микроскоп - сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа.
Используют в биологии

3) Интерференционный микроскоп - сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа.
Используют в биологии

3. Естественный и поляризованный свет.

Почти все источники света, представляющие собой

Естественный свет представляет собой совокупность световых волн, в которых векторы напряженности

Если в свете есть преимущественное направление колебаний вектора , то свет

Способы получения плоскополяризованного света

1) Поляризация света при отражении и преломлении на

Устройства для получения плоскополяризованного света из естественного называются поляризаторами.
Поляризатор, при

Пусть на анализатор П2 падает плоскополяризованная волна, прошедшая через поляризатор П1.

В результате этого через анализатор пройдет только составляющая вектора Е0, равная

где IА – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора;
IП –

4. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия

Некоторые вещества обладают способностью

В зависимости от того, в каком направлении (со стороны наблюдателя) происходит

Опыт показывает, что все оптически активные вещества поворачивают плоскость поляризации падающего

Для растворов угол поворота плоскости поляризации прямо пропорционален концентрации оптически активного

[α0] = 1 град·см3·г‑1·дм‑1 - физическая величина, численно равная стократному углу поворота плоскости колебаний