Источники света. Принцип Гюйгенса.

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 40Следующая ⇒

Все тела, молекулы и атомы которых создают видимое излучение называются источниками света. Можно привести множество примеров источников света: лампа накаливания, горящая спичка, газосветные трубки и другие. Условно их можно разделить на группы - по способу возбуждения частиц и испускающих свет.

1. Температурные источники света. Свечение возникает за счет возбуждения атомов и молекул хаотическим движением частиц в теле при достаточно высокой температуре. Энергия излучения таких источников света получается за счет их внутренней энергии.

2. а) Люминесцентные источники света. Возбуждение атомов и молекул обусловлено потоком летящих частиц вещества. Например - электронов. Тогда энергия излучения получается за счет электрической, химической или механической энергии, т.е. за счет внешних источников.

б) Свечение в веществе, обусловленное эффектом Вавилова-Черенкова. Это свечение возникает при движении в среде электронов со скоростью превышающей скорость распространения света в ней. Скорость же света в вакууме предельно возможная в природе скорости. Рассмотрим как волновая теория объясняет перемещение фронта волны в пространстве.

Допустим, что фронт сферической волны распространяющийся из точки О занимает положение I. Через некоторое время он займет II. Перемещение фронта волны в пространстве объясняют с помощью принципа Гюйгенса: Все точки фронта волны являются вибраторами от которых распространяются элементарные волны (1, 2, 3 и т.д.) огибающая всех этих элементарных волн дает новое положение фронта волны (поверхность II). Здесь перемещение фронта волны ВА. Линия, вдоль которой распространяется фронт, называют лучом. Чем дальше от точки О уходит фронт волны, тем меньше становится кривизна его поверхности. На больших расстояниях маленькие кусочки фронта можно считать плоскими, а лучи параллельными.

Скорость распространения света в вакууме и в различных средах.

Первое измерение скорости света в вакууме было выполнено датским астрономом Ремером в 1675 году при изучении затмений одного из спутников Юпитера. Он заметил, что по мере увеличения расстояния между Юпитером и Землей затмение спутника запаздывает все больше по сравнению с расчетным временем. Ремер объяснил это тем, что при увеличении расстояния от Юпитера до Земли на l свет должен затрачивать время t, чтобы пройти это расстояние со скоростью с. Зная l и t он вычислил скорость света, которая оказалась близкой к 3× 10⁸ м/с. У всех веществ, в которых может распространяться световое излучение, прозрачных для света, относительная магнитная проницаемость мало отличается от 1. Следовательно скорость распространения света в веществе определяется его диэлектрической e. Заметим, что e зависит от частоты колебательного вектора Е и поэтому и скорость распространения света в диэлектриках тоже зависит от частоты колебаний в световом излучении.

Наиболее удачным опытом по определению скорости света в земных условиях был опыт американского физика Майкельсона. В его опыте свет направлялся на одну из граней зеркального барабана, отразившись от которой шел на расстояние 35 км, затем поворачивался с помощью зеркал и попадал на противоположную грань барабана. Наблюдатель видел изображение источника, когда барабан был неподвижен и при такой скорости вращения, что пока свет проходит расстояние между зеркалами барабан поворачивается ровно на одну грань.

Пусть n оборотов/мин. - скорость вращения барабана. Тогда в секунду оборотов, это есть частота вращения, а период , но период - это время полного поворота на все k граней, тогда время поворота на одну грань в k раз меньше .