Лекция №22. Интерференция света. Введение.

Большая часть сведений об окружающем мире поступает к нам посредством зрения. Уже на заре истории люди интересовались природой света, воздействующего на глаза. Они, вероятно, задавали себе те же вопросы, которые приходят в голову и вам: что такое свет? Как и на сколько быстро он распространяется? Всегда ли можно доверять тому, что мы видим? Почему некоторые предметы цветные, а другие – белые или черные?

Чувствительность нашего зрительного аппарата к свету чрезвычайно велика. По современным измерениям для получения светового ощущения достаточно, чтобы мощность ощутимого светового раздражения составляла порядок 10^-17Вт.

Оптика

Современное учение о свете, занимающееся изучением природы и свойств световых излучений.

Вся история развития воззрений на природу света говорит об исключительной важности для науки положения материалистической диалектики о материи.

Вопрос о природе света возник в глубокой древности. Греческий мыслитель Пифагор (582 – 500 г.г. до н.э.) считал, что зрительные ощущения возникают благодаря «горячим испарениям», исходящим от предмета. Греческий математик Евклид (300 лет до н.э.) развил теорию «зрительных лучей» – согласно его теории, из глаз истекают лучи, т.е. как бы осязательные нити, которые ощупывают своими концами тела и создают зрительные ощущения. Демокрит и Эпикур представляли, что зрение обусловлено падением на поверхность глаза атомов, испускаемых телами.

Решительным противником всех этих теорий был знаменитый греческий философ Аристотель (384 – 322 г.г. до н.э.). Он считал, что свет испускается источниками света и передается через среду – эфир.

Хотя взгляды древних мыслителей, основанные не на опытах, а на простейших явлениях природы, можно считать лишь догадками, порою гениальными, они оказали весьма большое влияние на представление ученых более позднего времени.

Одним из важнейших с практической точки зрения свойств света является то, что он действует на глаз, благодаря чему имеется возможность с помощью зрительных ощущений воспринимать множество самых разнообразных явлений в природе. Зрительные ощущения дают нам возможность получить ряд элементарных, но в то же время важных представлений о световых процессах.

Мы узнаем, что ряд тел являются источниками света, т.к. только в их присутствии становятся видимыми другие тела. Источники света: естественные и искусственные. С помощью простых опытов можно убедиться, что свет распространяется прямолинейно.

Опыт №1	Опыт №2
	Таблицы солнечных и лунных затмений (понятие тени и полутени).

Правда, при боле подробном рассмотрении вопроса выясняется, что прямолинейный характер распространения света имеет место лишь в однородной среде. Если этого нет, то может наблюдаться явление рефракции илипреломление.

Зрительные ощущения дают возможность разделить тела на прозрачные, т.е. пропускающие свет, и не прозрачные; на тела имеющие окраску и бесцветные. С этими явлениями мы познакомимся при более подробном изучении оптических явлений.

Свет, излучаемый накаленными телами, и обычно воспринимаемый как белый, в действительности представляет набор цветов: кожзгсф.

Кроме зрительных ощущений, свет вызывает целый ряд других действий, в частности:

а) вызывает нагревание предметов (тепловой эффект) – инфракрасные лучи;

б) выцветание красок, загар, действие на фотопластинки (химическое действие) – ультрафиолетовые лучи;

в) приводит во вращение механические устройства – давление света.

Из перечисленных примеров видно, сколь разнообразны могут быть действия света. Однако роль света как непосредственного источника энергии сравнительно невелика.

В последствии познакомимся с Вами с рентгеновскими лучами, гамма лучами, обладающие многими интересными свойствами.

После всего сказанного уместно подчеркнуть, что деление тел на самосветящиеся и несамосветящиеся, прозрачные и непрозрачные имеет условный смысл. В самом деле, часто тела не являющиеся светящимися, являются источниками инфракрасного излучения, непрозрачные для одних лучей – прозрачные для других.

Современное учение о свете (оптика) – представляет собой один из важнейших разделов физики. До сих пор она испытывает интенсивное

развитие, обогащаясь открытием все новых и новых явлений. Особую печать накладывает на современное понимание оптических явлений дуализм волн и корпускул, т.е. двойственная природа света и вещества. Здесь наиболее ярко проявляется диалектическая природа материи, обнаруживающая себя как единство противоположностей. В соответствии с современными положениями науки, волновые и корпускулярные свойства света излагаются совместно, рассматриваются параллельно. Итак, еще раз подытожим:

Свет	Совокупность инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

Дав определение свету, интересно знать, а какова же его скорость. Вы уже знаете её величину: С = 300000 км/с. А как же измерить такую огромную скорость?

Впервые скорость света была измерена в 1675 году датским астрономом Рёмером по затмению одного из спутников Юпитера. Один из наиболее точных опытов по определению скорости света на Земле осуществил американский ученый Майкельсон в 1926 году в Америке, используя горы Вильсон и Сан-Антонио.

Схема опыта представлена на схеме

Скорость вращения зеркала регулируется. Чтобы свет все время падал в трубу он должен проходить расстояние «2ℓ» за 1/8 оборота зеркала. Зная число оборотов n, Майкельсон рассчитал, что С = (2997964) км/с.

Существует ряд и других физических методов, использованных разными учеными для точных определений скорости света.

Современное учение о свете представляет собой один из важнейших разделов физики, поэтому необходимо дать возможно более ясное представление о самых важных, наиболее принципиальных положениях учения о световых явления и их роль в науке, технике и жизни человека. В основе большинства оптических явлений лежат три основных процесса: излучение света, его распространение и взаимодействие со средой и превращение в другие виды материи и движения.

Для обеспечения понимания и изучения оптических явлений и процессов легче всего ввести следующую последовательность изучения курса:

1. Геометрическая оптика.

2. Фотометрия.

3. Волновая оптика (интерференция, дифракция, дисперсия, поляризация).

4. Квантовая оптика (фотоэффект, Комптон-эффект, давление света, тепловое излучение).

В разделе «Геометрическая оптика» свет условно представляют в виде геометрических лучей равновероятно распространяющихся от источников света.

Перечислим вкратце основные законы и свойства световых лучей:

1. Закон прямолинейного распространения света.

2. Закон независимости световых пучков.

3. Закон отражения: (α = α΄)

4. Закон преломления:

5. Абсолютный показатель преломления среды:

6. Полное внутреннее отражение.

7. Оптические приборы – линзы (собирающие и рассеивающие), призмы, плоскопараллельные пластины.

При рассмотрении явлений волновой оптики свет рассматривают как поток электромагнитных волн излучаемых источником строго определенного диапазона, в интервале от 10^-310^-10м, т.е. от инфракрасного излучения до рентгеновских лучей. Отметим также, что «видимый свет» имеет диапазон всего лишь (47)·10^-7м.

О фотометрических величинах и особенностях фотонов (квантов) света мы поговорим ниже.