Скорость в вакууме
4. На дифракционную решетку, имеющую период d= 1,2 • 10 3 см, нормально падает монохроматическая волна. Оцените длину волны К, если угол между спектрами второго и третьего порядков Дф=2°30'. 1. Скорость света в вакууме определена экспериментально. Она равна приблизительно 300 000 км/с. Во всех средах скорость света меньше, чем в вакууме. 2. Преломление света на границе двух сред обусловлено изменением скорости при переходе света из одной среды в другую. Относительный показатель преломления двух сред равен отношению скоростей света в этих средах. 3. Большое применение имеют линзы — прозрачные тела, ограниченные сферическими поверхностями. Различают собирающие линзы и рассеивающие. Параллельный пучок лучей, падающий на собирающую линзу, собирается в одной точке, называемой фокусом линзы. Параллельный пучок лучей, падающий на рассеивающую линзу, расходится так, что продолжения лучей собираются в одной точке. Эта точка тоже называется фокусом, но в данном случае этот фокус является мнимым. Основная формула линзы связывает ее фокусное расстояние F (расстояние от линзы до фокуса) с расстоянием d от предмета до линзы и расстоянием / от линзы до изображения: Величины F, / и d в этой формуле могут быть как положительными, так и отрицательными: положительные значения соответствуют действительным фокусу, изображению и предмету, а отрицательные — мнимым. 4. Показатель преломления света, как впервые установил Ньютон, зависит от его цвета. Цвет же света определяется частотой колебаний (или длиной световой волны). Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний называется дисперсией. Дисперсия приводит к тому, что призма разлагает белый свет в спектр. Скорость света и длина волны уменьшаются при переходе из вакуума в среду. Частота колебаний остается неизменной. 5. Световые волны одинаковой длины волны, имеющие постоянную разность фаз, называются когерентными. При наложении когерентных волн друг на друга наблюдается интерференция света. Волны усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от разности хода между ними. Когерентные волны образуются при отражении световых волн от двух поверхностей тонкой пленки. Так как разность фаз колебаний интерферирующих волн зависит не только от толщины пленки, но и от длины волны, то при освещении пленки белым светом образуется цветная интерференционная картина.

6.    Световые волны огибают препятствия, сравнимые по размерам с длиной световой волны. Это дифракция света. Так как длина световой волны очень мала (порядка 10 0 см), то наблюдение дифракции света затруднено и требует специальных приспособлений. Дифракция света налагает предел на разрешающую способность микроскопа и телескопа.

7.    Законы геометрической оптики выполняются приближенно при условии, что размеры препятствий на пути световых волн много больше длины волны.

8.    На явлении дифракции основано устройство дифракционной решетки: совокупности большого числа щелей, разделенных узкими промежутками. Значения углов ф, определяющих направления на дифракционные максимумы спектра, получаемого с помощью решетки, находят из равенства d sin

где /г=0, 1, 2, ..., a d — период решетки.

Решетка разлагает белый свет в спектр; с ее помощью можно измерять длины световых волн.

9.    Световые волны поперечны. Это доказано экспериментально при наблюдении прохождения света через анизотропные среды — кристаллы. Световая волна, в которой колебания происходят в определенной плоскости, называется поляризованной. Свет, создаваемый обычными источниками (естественный свет), не поляризован. Колебания в световой волне происходят по всем направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению ее распространения.

10.    Согласно электромагнитной теории света свет представляет собой поперечную электромагнитную волну. Доказательство поперечности световых волн явилось важным этапом в признании справедливости электромагнитной теории света.