Что такое волновая оптика
Оптика. Волновая оптика.
Волновая оптика — раздел оптики, исследующий распространение света на основе его волновой природы, то есть рассматривает свет, как электромагнитные волны, обладающие всеми их свойствами.
Волновая оптика изучает такие процессы, как отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация, эффект Доплера, дисперсия и прочие.
Ранее выделялось две параллельно эволюционирующие и конкурирующие теории сущности света – корпускулярная и волновая. Основоположником первой был Ньютон, второй – Гюйгенс.
Согласно с волновой концепцией Гюйгенса свет является волновым движение частиц особой среды – эфира, заполняющего все пространство.
С точки зрения волновой теории света, поясняется факт преломления света при переходе света из одного прозрачного диэлектрика в другой (наблюдатель видит ложку в стакане воды под некоторым углом зрения как бы сломанной или согнутой). Свету с разной длиной волны свойственна скорость распространения в одном и том же диэлектрике. От того, что скорость распространения меняется, при входе в плотную среду луч света отклоняется от своего первоначального направления, а если луч был не монохромным, то есть состоял из волн многих частот (цветов), то луч каждой из частот отклоняется на разный угол и получается разделение цветов. Вследствие этого человек видит радугу.
Волновая оптика
Вы будете перенаправлены на Автор24
Волновая оптика представляет собой раздел оптики в физике, объясняющий определенные оптические явления на основании волновой природы света. Она описывает такие оптические явления, как:
Интерференция света
Интерференция света представляет собой интерференцию электромагнитных волн (первоочечредно, видимого света), которая заключается в перераспределении интенсивности света вследствие суперпозиции (наложения) нескольких световых волн.
Данное явление зачастую характеризуется чередующимися в пространстве минимальными и максимальными показателями интенсивности света. Конкретный вид подобного распределения в пространстве интенсивности света называют в физике интерференционной картиной.
Поскольку такое явление, как интерференция, напрямую зависит от длины волны, свет содержит различные спектральные составляющие, то происходит разделение таких спектральных составляющих, видимых глазом как радужные полосы. Получить для света устойчивую интерференционную картину от двух разделенных в пространстве и независимых друг от друга источников света не так просто, как для источников волн на воде.
Атомы способны испускать свет цугами довольно малой продолжительности, и когерентность при этом будет нарушаться. Сравнительно просто такая картина может быть получена при интерференции волн одного и того же цуга.
Интерференция появляется при условии разделения первоначального луча света на два в момент его прохождения сквозь тонкую пленку (например, нанесенную на поверхность линзы у просветленных объективов).
Луч света определенной длины волны в момент падения перпендикулярно к поверхности пленки, отразится дважды (от ее наружной и внутренней поверхностей). Если пленка будет достаточно тонкой (настолько, что ее толщина не превышает длину цуга волн падающего света), тогда отраженные лучи на верхней границе раздела сред будут когерентными, что позволяет им интерферировать.
Готовые работы на аналогичную тему
Изменение фазы луча, проходящего сквозь пленку, зависит от показателя ее преломления и окружающих сред. Важно при этом учитывать, что при отражении от оптически более плотной среды свет начнет менять свою фазу на половину периода.
Интерференция будет конструктивна, если итоговая разница между путями, пройденными данными лучами на поверхности пленки, составит полуцелое число длин волн в пленке:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Дифракция
Дифракция волн представляет явление, выраженное в отклонении от законов геометрической оптики в момент распространения волн. Она считается универсальным волновым явлением и характеризуется одинаковыми законами при наблюдении волновых полей различной природы.
Дифракция неразрывным образом связана с явлением интерференции. Само явление дифракции зачастую трактуется как явление интерференции волн, ограниченных в пространстве (вторичные волны). В качестве общего свойства всех эффектов дифракции выступает зависимость степени ее проявления от:
Дифракционные методы представляют комплекс методов изучения атомного строения веществ, задействующих дифракцию пучка нейтронов, фотонов, электронов, который рассеивается исследуемым объектом.
В дифракционных методах измеряется зависимость интенсивности рассеиваемого излучения от направления. При этом длина волн после такого рассеяния не будет изменяться. Существует такой вид рассеяния, как упругое. В основу дифракционных методов положено простое соотношение длины волны к расстоянию между рассеивающими атомами. Дифракционные методы это:
Поляризация
Поляризация представляет собой определенные состояния и процессы, которые связаны с разделением объектов, преимущественно в пространстве.
Поляризация вакуума представляет комплекс виртуальных процессов зарождения и аннигиляции в вакууме пар частиц, которые обусловлены квантовыми флуктуациями. Данные процессы формируют вакуумное нижнее состояние систем взаимодействующих двух с другом квантовых полей.
Поляризация волн выступает характеристикой поперечных волн, описывая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, которая перпендикулярна направлению распространения волны. Причина возникновения явления поляризации волн может заключаться в:
Дисперсия
Дисперсия означает разложение света. Она представляет собой комплекс явлений, которые обусловлены зависимостью:
Экспериментально дисперсия открыта в 1672 г. И. Ньютоном. При этом ее более детальное теоретическое объяснение было получено позднее. Дисперсия объясняет факт возникновения радуги после дождя и ее разноцветность.
Дисперсия – это причина хроматических аберраций оптических систем. Огюстен Коши предложил формулу, выражающую аппроксимацию зависимости показателя преломления среды от длины волны:
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
Полезное
Смотреть что такое «ВОЛНОВАЯ ОПТИКА» в других словарях:
Волновая оптика — Волновая оптика раздел оптики, который описывает распространение света с учётом его волновой природы. Явления волновой оптики интерференция, дифракция, поляризация и т. п. См. также Волновая оптика в природе Ссылки … Википедия
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА — раздел физической оптики, изучающий совокупность таких явлений, как дифракция света, интерференция света, поляризация света, в которых проявляется волновая природа света … Большой Энциклопедический словарь
волновая оптика — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN physical optics … Справочник технического переводчика
волновая оптика — раздел физической оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света, таких как дифракция света, интерференция света, поляризация света. * * * ВОЛНОВАЯ ОПТИКА ВОЛНОВАЯ ОПТИКА, раздел физической оптики, изучающий… … Энциклопедический словарь
волновая оптика — banginė optika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. wave optics vok. Wellenoptik, f rus. волновая оптика, f pranc. optique d’ondes, f; optique ondulatoire, f … Fizikos terminų žodynas
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА — раздел физ. оптики, изучающий совокупность явлений, в к рых проявляется волновая природа света, таких как дифракция света, интерференция света, поляризация света … Естествознание. Энциклопедический словарь
Волновая оптика в природе — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. Содержание … Википедия
Волновая функция — Квантовая механика … Википедия
Оптика — Таблица «Оптика» из энциклопедии 1728 г. О … Википедия
Оптика волновая — раздел физической оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света. Первые работы X. Гюйгенса (1629 1695) 2 й пол. 17 в. Существенное развитие волновая оптика получила в исследованиях T. Юнга (1773 1829), О.… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
Волновая оптика
Волновая о́птика — раздел оптики, который описывает распространение света с учётом его волновой природы. Явления волновой оптики — интерференция, дифракция, поляризация и т. п.
См. также
Ссылки
Смотреть что такое «Волновая оптика» в других словарях:
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА — раздел физической оптики, изучающий совокупность таких явлений, как дифракция света, интерференция света, поляризация света, в которых проявляется волновая природа света … Большой Энциклопедический словарь
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА — раздел физ. оптики, изучающий совокупность явлений, в к рых проявляется волн. природа света. Представления о волн. хар ре распространения света восходят к основополагающим работам голл. учёного 2 й пол. 17 в. X. Гюйгенса. Существ. развитие В. о.… … Физическая энциклопедия
волновая оптика — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN physical optics … Справочник технического переводчика
волновая оптика — раздел физической оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света, таких как дифракция света, интерференция света, поляризация света. * * * ВОЛНОВАЯ ОПТИКА ВОЛНОВАЯ ОПТИКА, раздел физической оптики, изучающий… … Энциклопедический словарь
волновая оптика — banginė optika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. wave optics vok. Wellenoptik, f rus. волновая оптика, f pranc. optique d’ondes, f; optique ondulatoire, f … Fizikos terminų žodynas
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА — раздел физ. оптики, изучающий совокупность явлений, в к рых проявляется волновая природа света, таких как дифракция света, интерференция света, поляризация света … Естествознание. Энциклопедический словарь
Волновая оптика в природе — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. Содержание … Википедия
Волновая функция — Квантовая механика … Википедия
Оптика — Таблица «Оптика» из энциклопедии 1728 г. О … Википедия
Оптика волновая — раздел физической оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света. Первые работы X. Гюйгенса (1629 1695) 2 й пол. 17 в. Существенное развитие волновая оптика получила в исследованиях T. Юнга (1773 1829), О.… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
Волновая оптика
Интерференция — такое наложение волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других, в зависимости от соотношения между фазами этих волн.
Необходимые условия для наблюдения интерференции:
1) Волны должны иметь одинаковые (или близкие) частоты, чтобы картина, получающаяся в результате наложения волн, не менялась во времени;
При наложении когерентных волн возможны два предельных случая:
1) Условие максимума :
Разность хода волн равна целому числу длин волн (иначе четному числу длин полуволн). \[d_2=d_1=2k\dfrac<\lambda><2>\] где ( \(k=0, \pm 1,\pm 2, \pm 3. \) ). В этом случае волны в рассматриваемой точке приходят с одинаковыми фазами и усиливают друг друга –– амплитуда колебаний этой точки максимальна и равна удвоенной амплитуде.
2) Условие минимума :
Разность хода волн равна нечетному числу длин полуволн. \[d_2=d_1=(2k+1)\dfrac<\lambda><2>\] где ( \(k=0, \pm 1,\pm 2, \pm 3. \) ). Волны приходят в рассматриваемую точку в противофазе и гасят друг друга. Амплитуда колебаний данной точки равна нулю.
Каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн.
Дифракция волн — явление отклонения волны от прямолинейного распространения и огибания волной препятствия.
При дифракции происходит искривление поверхности волны у краев препятствия. Особенно явно дифракция проявляется в том случае, если размеры препятствия сравнимы с длинами волн.
Явление дифракции можно объяснить при помощи принципа Гюйгенса, так как любую точку поля волны следует рассматривать как источник вторичных волн, которые распространяются по всем направлениям, в том числе и в область геометрической тени препятствия.
Пусть плоская монохроматическая волна падает нормально к плоскости решетки. По принципу Гюйгенса-Френеля каждая щель является источником вторичных волн, способных интерферировать друг с другом. Получившуюся дифракционную картину можно наблюдать в фокальной плоскости линзы, на которую падает дифрагированный пучок.
В тех направлениях, для которых разность хода равна четному числу полуволн, наблюдается интерференционный максимум. Наоборот, для тех направлений, где разность хода равна нечетному числу полуволн, наблюдается интерференционный минимум. Таким образом, в направлениях, для которых углы \(\varphi\) удовлетворяют условию
При наблюдении дифракции в белом свете все главные максимумы, кроме нулевого центрального максимума, окрашены. Это объясняется тем, что, как видно из формулы \[\sin\varphi=\dfrac
Звуковыми волнами в широком смысле называются всякие волны, распространяющиеся в упругой среде. В узком смысле звуком называют звуковые волны в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц, воспринимаемые человеческим ухом. Ниже этого диапазона лежит область инфразвука, выше — область ультразвука.
К основным характеристикам звука относятся громкость и высота. Громкость звука определяется амплитудой колебаний давления в звуковой волнеиизмеряется в специальных единицах — децибелах (дБ). Чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне, тем громче звук.
Скорость звука в разных средах различна: чем более упругой является среда, тем быстрее в ней распространяется звук. В жидкостях скорость звука больше, чем в газах, а в твёрдых телах — больше, чем в жидкостях.