Хвильові властивості світла

Якщо запитати середньостатистичної людини про те, які він знає властивості світла, то без сумніву, кожен відразу назве «відображення». Дійсно, мабуть, немає такої дитини, яка б не любила в сонячний день грати з невеликим дзеркалом, відкидають промені - так званого сонячного зайчика. Напевно, багато хто ще згадають, як здорово було грати з тінями - це теж прояв однієї з властивостей світла. Але для деяких буде одкровенням той факт, що хвилі, що дозволяють радіо і телевізору відтворювати передачі, є тим же самим світлом. Ніяких чудес немає - все легко пояснити. Причиною даної плутанини є хвильові властивості світла.

Будь-яка речовина, атоми якого знаходяться у збудженому стані, генерують випромінювання електромагнітної природи. Механізм простий: будь-які частинки прагнуть до стану енергетичної рівноваги, тому випромінюють зайву енергію. Це може бути тепло, видиме світло або які-небудь інші види випромінювань. Що ж таке світло? Якщо розглядати весь спектр, то видиме оком випромінювання займає частоти в проміжку 790-390 ТГц. Особливість даного випромінювання полягає в тому, що йому притаманні як хвильові властивості світла, так і властивості частинок (корпускулярні). Хто цікавиться технічними новинками, напевно, чув вираз «фотонний двигун». З його сопел вириваються частки світла - фотони, забезпечуючи виникнення імпульсу. Як же тоді зрозуміти «хвильові властивості світла», якщо йдеться про частки? Справа в тому, що видимий нами світ двоїстий: він може бути представлений як у вигляді випромінювання, так і у вигляді потоку частинок. Ряд проведених експериментів дозволяє стверджувати, що вірні обидві точки зору.

Коли розглядають хвильові властивості світла, обов`язково згадують інтерференцію. Вона заснована на зміні яскравості (інтенсивності) ділянок поверхні, висвітлених декількома світловими променями. Саме інтерференція дозволила Юнгу провести свій знаменитий експеримент з двома щілинами.

Наступне властивість - це дифракція. Для даного явища існує кілька пояснень, але для людини, малознайомого з оптикою, можна навести таке пояснення: дифракція являє собою обхід хвилею перешкоди на шляху. Тобто, теоретично, потік випромінювання від точкового джерела ніколи не може «зачепити» область тіні від предмета, що формується двома векторами, однак на практиці це припущення порушується. «Винна» в цьому саме дифракція. Іноді вона розглядається в якості одного з прояви інтерференції, що не є помилкою.

Широко відоме явище заломлення. Його можна спостерігати і вдома: для цього достатньо налити води в стакан і помістити туди ложку. Якщо тепер подивитися на ложку, то в місці переходу повітря-вода помітно спотворення, що порушує геометричну правильність. Це відбувається через заломлення променів на межі двох різних середовищ.

Чи доводилося вам замислюватися, чому з сонячний зимовий день яскравість світла настільки висока, що доводиться одягати окуляри з затемненими стеклами? Причина цього у відображенні променів від білої поверхні, утвореної снігом. Частина хвиль змінює напрямок свого руху на протилежний через взаємодію з поверхнею.

Для вивчення поведінки частинок в квантових процесах використовується оптична решітка. Якщо кілька променів лазера паралельно направити в одну сторону, а їм зустрічно - інші промені, то в проміжках виникне енергетичний потенціал. Навколишні нейтральні атоми концентруються в його мінімумах, формуючи подобу кристалічної решітки. Змінюючи частоту променів, кут між ними або випромінюється потужність, вдається керувати поведінкою цих атомів.