Файл: Исследование световой волны 1 Интерференция света.docx

Актуальность проектной работы. С колебаниями и волнами мы сталкиваемся на каждом шагу, как в повседневной жизни, так и при более глубоком изучении физике явлений. Однако нет возможности исчерпывающим образом определить, что следует называть колебательным и волновым процессом вообще.

В окружающем нас мире происходит множество явлений, проявляющих черты колебательных и волновых процессов. Колебаниями называют ограниченные (повторяющиеся) движения в окрестности некоторого среднего положения. Вибрация натянутой струны, биение сердца, дыхание, переменный ток и его электромагнитное поле и д.р. – все это служит примером колебательного процесса.

Волна - это распространение колебаний в пространстве, происходящее с конечной скоростью. Примером волнового процесса могут служить волны на поверхности воды, расходящиеся от места падения камня. Критерием перехода от колебательного движения к волновому может служить “условие квазистоционарности”: если характерные размеры системы LcT процесс нужно считать волновым, а систему распределённой.

Волновой процесс - более сложная модель движения реальных систем, состояние которых зависит не только от времени, но и от пространственных переменных. Волновые процессы – линейные и не линейные - в настоящее время интенсивно изучаются в различных областях физики: электродинамике, физики плазмы, оптике, радиофизике, акустике, гидродинамике и др.

Механизмы распространения возмущений сильно отличаются друг от друга. Распространение электромагнитных волн происходит вследствие того, что появляющиеся в какой-либо точке пространства переменное электрическое поле возбуждает в соседних точках магнитное поле и наоборот. Электромагнитные волны могут распространяться всюду, где может существовать электромагнитное поле, а значит, и в вакууме, т.е. в пространстве, не содержащем атомов. К явлениям, обусловленным электромагнитными волнами, относитсясвет.

Целью проектной работы является изучить свет и электромагнитные волны.

1. Развитие представления о природе света
Под оптическими понимаются единые по своей природе объективные явления, сводящиеся к распространению электромагнитных волн в диапазоне ג=10-8 …102 м, не зависимо от того, вызывают они субъективные зрительные реакции или нет. Теория электромагнитных волн позволила объяснить с единой точки зрения множество разнообразных электромагнитных явлений. Пользуясь данными, полученными из измерения чисто электрических величин (сил взаимодействия между токами и между зарядами), Максвелл смог вычислить скорость, с которой должны распространяться электромагнитные волны. Результат оказался поразительным: скорость получилась равной 300000 км/с т.е. совпала с измеренной оптическими способами скоростью света. Максвелл выдвинул тогда смелое предположение, что свет по природе своей есть электромагнитное явление, что световые волны – это лишь разновидность электромагнитных волн, а именно, волны с очень высокими частотами, порядка 1015 Гц.

Опыты Герца, доказавшие существование электромагнитных волн и позволившие подтвердить заключение Максвелла о том что эти волны распространяются с такой же скоростью, как и свет, послужили сильным доводом в пользу электромагнитной теории света. Множество других явлений, как из числа известных ранее, так и открытых в последствии, показало насколько тесную связь между оптическими и электромагнитными явлениями, что электромагнитная природа света превратилась из предположения в твёрдо установленный факт.

Огромная скорость распространения света выделяла оптические явления из всех других, известных в первой четверти 19 века. Опытами П.Н. Лебедева, получившего самые короткие по тому времени электромагнитные волны (6мм), было установлено, что все основные свойства электромагнитных волн совпадают со свойствами волн световых. Все эти важные факты привели к мысли, что световые волны представляют собой электромагнитные волны, отличающиеся от волн, обычно применяемых в радиотехнике, своей очень малой длиной (меньше микрометра).
2. Шкала электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют весьма широкий диапазон частот ν и длин ג. Шкала электромагнитных волн, представленная в таблице 3.1 – это непрерывно заполненная градация от самых длинных волн (радиоволны) до самых коротких (Y- излучения).
Таблица 2.1 – Шкала электромагнитных волн

Длина	Название	Частота
более 100км	Низкочастотные электрические колебания	0-3 кГц
100км - 1мм	Радиоволны	3 кГц - 3 ТГц
100-10км	мириаметровые (очень низкие частоты)	3 - 3-кГц
10 - 1км	километровые (низкие частоты)	30 - 300 кГц
1км - 100м	гектометровые (средние частоты)	300 кГц - 3 МГц
100 - 10м	декаметровые (высокие частоты)	3 - 30 МГц
10 - 1м	метровые (очень высокие частоты)	30 - 300МГц
1м - 10см	дециметровые (ультравысокие)	300 МГц - 3 ГГц
10 - 1см	сантиметровые (сверхвысокие)	3 - 30 ГГц
1см - 1мм	миллиметровые (крайне высокие)	30 - 300 ГГц
1 - 0.1мм	децимиллиметровые (гипервысокие)	300 ГГц - 3 ТГц
2мм - 760 нм	Инфракрасное излучение	150 ГГц - 400 ТГц
760 - 380 нм	Видимое излучение (оптический спектр)	400 - 800 ТГц
380 - 3 нм	Ультрафиолетовое излучение	800 ТГц - 100 ПГц
10 нм - 1пм	Рентгеновское излучение	30 ПГц - 300 ЭГц
<=10 пм	Гамма-излучение	>=30 ЭГц

Мы назвали ультрафиолетовыми волнами электромагнитные волны, длина которых меньше 400 нм, а инфракрасными – волны с длиной, превышающей 760 нм. Совершено ясно, что границы эти довольно произвольны, и нет никакого резкого изменения в свойствах при переходе от крайних фиолетовых волн к ультрафиолетовым или от крайних красных к инфракрасным. При исследовании этих областей серьёзным затруднением является то обстоятельство, что большинство материалов, прозрачных для видимого света сильно поглощает более короткие и более длинные волны. Улучшение техники эксперимента всё же дало возможность получить и исследовать инфракрасные волны длиной до нескольких сот микрометров. С другой стороны, оказалось возможным электрическими способами получить радио волны, длина которых так же выражается сотнями микрометров. Таким образом, мы имеем непрерывный переход от видимого света через инфракрасные волны к радиоволнам.

Сведения о коротковолновой области спектра также пополнялись, так сказать с двух концов. С одной стороны, улучшение техники работы с ультрафиолетовыми волнами позволило опуститься приблизительно до 5 нм. С другой стороны, с течением времени были найдены способы, получать и исследовать рентгеновские волны длиной несколько десятков нанометров. Таким образом, и в области электромагнитных волн мы имеем непрерывный переход от видимого света через ультрафиолетовые волны к рентгеновским сколь угодно малой длины.

3. Исследование световой волны

3.1 Интерференция света

Волны создающие в каждой точке пространства колебания с не изменяющейся со временем разностью фаз, называются когерентными. Разность фаз в этом случае имеет постоянное, но, вообще говоря, различное для разных точек пространства значение. Очевидно, что когерентными могут быть лишь волны одинаковой частоты. При распространении в пространстве нескольких когерентных волн порождаемые этими волнами колебания в одних точках усиливают друг друга, в других – ослабляют. Это явление называется интерференцией волн. Интерферировать могут волны любой физической природы. Мы рассмотрим интерференцию световых волн.

Источники когерентных волн также называются когерентными. При освещении некоторой поверхности несколькими когерентными источниками света на этой поверхности возникают в общем случае чередующиеся светлые и темные полосы.

Два независимых источника света, например две электролампы, не когерентны. Излучаемые ими световые волны – это результат сложения большого количества волн, излучаемых отдельными атомами. Излучение волн атомами происходит беспорядочно, и поэтому нет каких - либо постоянных соотношений между фазами волн, излучаемых двумя источниками. При освещении поверхности некогерентными источниками характерная для интерференции картина чередующихся светлых и темных полос не возникает. Освещенность в каждой точке оказывается равной сумме освещенностей, создаваемых каждым из источников в отдельности. Когерентные волны получаются посредством разделения пучка света от одного источника на два или несколько отдельных пучков.

Интерференцию света можно наблюдать при освещении монохроматическими (одноцветными) лучами прозрачной пластинки переменной толщины, в частности клинообразной пластинки (рисунок 4.1). В глаз наблюдателя будут попадать волны, отраженные как от передней, так и от задней поверхностей пластинки. Результат интерференции определяется разностью фаз тех и других волн, которая постепенно изменяется с изменением толщины пластинки. Соответственно изменяется освещенность: если разность хода интерферирующих волн в некоторой точке поверхности пластинки равна четному числу полуволн, то в этой точке поверхность будет казаться светлой, при разности фаз в нечетное число полуволн – темной.

П

ри освещении параллельным пучком плоскопараллельной пластинки разность фаз световых волн, отраженных от передней и задней её поверхностей, одна и та же во всех точках, - пластинка будет казаться освещенной равномерно. Вокруг точки соприкосновения слегка выпуклого стекла с плоским при освещении монохроматическим светом наблюдаются темные и светлые кольца – так называемые кольца Ньютона. Здесь тончайшая прослойка воздуха между обоими стеклами играет роль отражающей пленки, имеющей постоянную толщину по концентрическим окружностям.

3.2 Дифракция света

сли между экраном А и освещающим его источником света поместить другой экран В с отверстием, то на экране А появится светлое пятно, ограниченное тенью (рис 4.2.а и б).

Границу тени можно найти геометрическим путём, полагая, что свет распространяется прямолинейно, т.е. световые лучи прямыми линиями (см. рис. 4.1.а). однако более тщательное наблюдение показывает, что граница тени не является резкой; это особенно заметно случаях, когда размер d отверстия очень мал по сравнению с расстоянием L экрана до отверстия (d<г).

Э

то говорит о непрямолинейности распространения света от источников S, о загибании световых лучей (волн) у краёв отверстия В (рис.4.2.в). Описанное явление непрямолинейного распространения света вблизи преграды (огибание световым лучом преграды) носит название дифракции света, а получающаяся на экране картина называется дифракционной. При использовании белого света дифракционная картина приобретает радужную окраску.

Кроме отверстий в экранах дифракцию вызывают также и непрозрачные предметы (преграды), помещённые на пути распространения света, необходимо только, чтобы размер предмета был мал по сравнению с расстоянием до места наблюдения дифракционной картины. Дифракционные картины нередко возникают в естественных условиях. Так например, цветные кольца, окружающие источник света, наблюдаемые сквозь туман или через запотевшее оконное стекло, обусловлены дифракцией света на мельчайших водяных каплях.

Дифракция обнаруживает волновые свойства света и потому может быть объяснена на основе принципа Гюйгенса – Френеля, следующим образом. Пусть свет от источника S падает на экран А через круглое отверстие ab в экране В (рис.4.2.д).

С

огласно принципу Гюйгенса – Френели, каждая точка участка ab фронта световой волны (заполняющего отверстия) является вторичным источником света. Эти источники когерентны, поэтому исходящие от них лучи (волны) 1 и 2, 3 и 4 и т.д. будут интерферировать между собой. В зависимости от величины разности хода лучей на экране А в точках c,d и т.д. возникнут максимумы и минимумы освещённости. Таким образом, на экране А в области геометрической тени появятся светлые места, а в не этой области – тёмные места, создавая описанную ранее (кольцеобразную) дифракционную картину.

3.3 Поляризация света

вет, излучаемый отдельным атомом, представляет собой электромагнитную волну, т.е. совокупность двух поперечных взаимно перпендикулярных волн - электрической и магнитной, идущих вдоль общей прямой r, называется световым лучом (рис.4.3.а)

Луч (свет), у которого электрические колебания совершаются всё время в одной и только в одной плоскости, называется поляризованным лучом (светом); разумеется, что при этом магнитные колебания совершаются в другой (перпендикулярной) плоскости (плоскость поляризации света). Из данного определения следует, что свет, излучаемый отдельным атомом, является поляризованным.

На практике мы никогда не встречаемся со светом от одного отдельного атома, поскольку всякий реальный источник света (светящееся тело) состоит из множества атомов, излучающих беспорядочно, т.е. испускающих световые волны со всевозможными ориентациями плоскости колебаний. Эти волны налагаются друг на друга, в результате чего другому лучу, исходящему от реального (естественного) источника света, будет соответствовать множество разнообразно ориентированных плоскостей колебания. (рис.4.3.б).

Т

акой луч является неполяризованным и называется естественным лучом (светом). Естественный свет можно поляризовать, т.е. превратить его поляризованный свет. Для этого надо создать такие условия, при которых колебания вектора напряжённости электрического поля Е могли бы совершаться только вдоль одного определённого направления. Подобные условия могут, например, иметь место при прохождении естественного света через среду, анизотропную в отношении электрических колебаний (в различных направлениях кристалл обладает различными физическими свойствами). Поэтому можно ожидать поляризацию света, проходящего через кристалл. Действительно, опыт показывает, что многие природные и искусственно созданные кристаллы поляризуют проходящий через них естественный свет.

К природным кристаллам, поляризующих свет, относится, например турмалин. Естественный луч, прошедший через пластинку турмалина 1, вырезанную параллельно оптической оси ОО' кристалла (в каждом кристалле имеется направление, относительно которого атомы кристаллической решетки расположены симметрично; оно называется кристаллической осью кристалла), полностью поляризуется и имеет электрические колебания только в главной плоскости Q, содержащей оптическую ось и луч (рис. 4.3.в).

Е

сли за пластинкой 1 помещена вторая пластинка турмалина 2, ориентированная так, что её оптическая ось перпендикулярна оптической оси пластинки 1,то через вторую пластинку луч не пройдёт (т.к. его электрические колебания перпендикулярны главной плоскости Q пластинки 2). Если же оптически оси пластинок 1 и 2 составляют угол α, отличный от 90о, то свет (луч) проходит через пластинку 2 (рис. 4.3.г).

Однако, как это следует из рисунка, амплитуда Е световых колебаний, прошедших через пластинку 2, будет меньше амплитуды Ео световых колебаний, падающих на эту пластинку:

Е=Еоcosα (4.3.1)

Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световых колебаний, то

J=Jocos2α, (4.3.2)

где Jo – интенсивность света, падающего на пластинку 2, J – интенсивность света, прошедшего через эту пластинку. Это соотношение называется законом Малюса.

Таким образом, поворот пластинки 2 вокруг поляризованного луча сопровождается изменением интенсивности света, прошедшего через эту пластинку; максимум интенсивности имеет место при α=0о, минимум (соответствующий полному гашению света) – при α=90о.

Пластинка 1, поляризующая естественный свет, называется поляризатором, а пластинка 2, посредством которой изменяется интенсивность поляризованного света (тем самым обнаруживается факт поляризации), называется анализатором.

3.4 Дисперсия света

Значение показателя преломления среды определяется в основном свойствами этой среды; однако в некоторой мере оно зависит еще от длины волны (или от частоты) света, т.к. световые волны различной длины распространяются в данной среде с различной скоростью. Поэтому одна и та же среда по-разному преломляет различные монохроматические лучи. Зависимость показателя преломления среды от длины волны света носит название дисперсии света. В более широком смысле дисперсией света называют разложение света в спектр, происходящее при его преломлении, интерференции или дифракции.

Дисперсия называется нормальной, если показатель преломления возрастает с уменьшением длины световой волны. В противном случае дисперсия называется аномальной. Бесцветные прозрачные среды (т. е. среды слабо поглощающие свет) обладают нормальной дисперсией; они наиболее сильно преломляют фиолетовые (коротковолновые) лучи. У окрашенных сред может иметь место аномальная дисперсия.

На рисунке 4.4 показан случай дисперсии света. Свет от фонаря освещает узкое отверстие S (щель). При помощи линзы L изображение щели получается на экране MN в виде короткого белого прямоугольника S`. Поместив на пути призму P, ребро которой параллельно щели, обнаружим, что изображение щели сместится и превратится в окрашенную полоску, переходы цветов, в которой от красного к фиолетовому подобны наблюдаемым в радуге. Это радужное изображение спектр.

Е

сли прикрыть щель цветным стеклом, т.е. если направлять на призму вместо белого света цветной, изображение щели сведется к цветному прямоугольнику, располагающему на соответствующем месте спектра, т.е. в зависимости от цвета свет будет отклоняться на различные углы от первоначального изображения S`. Описанное наблюдения показывает, что лучи разного цвета различно преломляются призмой.

В экране MN , на котором получается спектр, прорезалось отверстие; перемещая экран, можно было выпустить через отверстие узкий пучок лучей того или иного цвета. Такой способ выделения однородных лучей более совершенен, чем выделение при помощи цветного стекла. Опыты обнаружили, что такой выделенный пучок, преломляясь во второй призме, уже не растягивает полоску. Такому пучку соответствует определенный показатель преломления, значение которого зависит от цвета выделенного пучка.

Описанные опыты показывают, что для узкого цветного пучка, выделенного из спектра, показатель преломления имеет вполне определенное значение, тогда как преломление белого света можно только приблизительно охарактеризовать одним каким то значением этого показателя. Сопоставляя подобные наблюдения, можно сделать вывод, что существуют простые цвета, не разлагающиеся при прохождении через призму, и сложные, представляющие совокупность простых, имеющих разные показатели преломления. В частности, солнечный свет есть такая совокупность цветов, которая при помощи призмы разлагается, давая спектральное изображение щели.

Таким образом, выясняется, что свет различного цвета характеризуется различными показателями преломления в данном веществе (дисперсия); белый цвет есть совокупность простых цветов. Мы знаем в настоящее время, что разным цветам соответствуют различные длины световых волн. Показатель преломления вещества зависит от длины световой волны. Обычно он увеличивается по мере уменьшения длины волны.

4. Корпускулярно-волновая природа света

Явления интерференции, дифракции, поляризации света от обычных источников света неопровержимо свидетельствует о волновых свойствах света. Однако и в этих явлениях при соответствующих условиях свет проявляет корпускулярные свойства. В свою очередь закономерности теплового излучения тел, фотоэлектрического эффекта и других неоспоримо свидетельствуют, что свет ведет себя не как непрерывная, протяженная волна, а как поток «сгустков» (порций, квантов) энергии, т.е. как поток частиц – фотонов. Но при этих явлениях свет имеет и волновые свойства, они для этих явлений просто не существенны.

Возникает вопрос, что представляет собой свет – непрерывную электромагнитную волну, излучаемую источником, или поток дискретных фотонов, испускаемых источником? Необходимость приписывать свету, с одной стороны, квантовые, корпускулярные свойства, а с другой стороны, волновые – может создать впечатление несовершенства наших знаний о свойствах света. Необходимость пользоваться при объяснении экспериментальных фактов различными и как будто бы исключающими друг друга представлениями кажется искусственной. Хочется думать, что всё многообразие оптических явлений можно объяснить на основе одной из двух точек зрения на свойства света.

Одним из наиболее значительных достижений физики нашего века служит постепенное убеждение в ошибочности попытки противопоставить друг другу волновые и квантовые свойства света. Свойства непрерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны, не исключают свойств дискретности, характерные для световых квантов – фотонов. Свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. Он представляет собой диалектическое единство этих противоположных свойств. Электромагнитное излучение (свет) – это поток фотонов, распространение и распределение которых в пространстве описывается уравнениями электромагнитных волн. Таким образом, свет имеет корпускулярно – волновую природу.

Корпускулярно – волновая природа света отражена в формуле 5.1,связывающей корпускулярную характеристику фотона – импульс с волновой характеристикой света – с частотой (или длиной волны).

pф=hv/c=h/l (5.1)

Однако корпускулярно – волновая природа света не означает, что свет – это и частица, и волна в привычном классическом их представлении. Взаимосвязь корпускулярных и волновых свойств света находит простое истолкование при статистическом (вероятном) подходе к рассмотрению распределения и распространения фотонов в пространстве.

Рассмотрим дифракцию света, например, на круглом отверстии.

Если через отверстие пропустить один фотон, то на экране не будет чередующихся светлых и тёмных полос, как следовало бы ожидать с волновой точки зрения; фотон попадает в одну, ту или иную, точку экрана, а не расплывается по нему, как должно бы быть по волновым представлениям. Но при этом нельзя фотон рассматривать как частицу и рассчитать, в какую именно точку он попадает, что можно бы сделать, если бы фотон был классической частицей.

Если пропустить через отверстие N фотонов по одному друг за другом, разные фотоны могут попасть в разные точки экрана. Но в те места, где согласно волновым представлениям должны быть светлые полосы, фотоны будут попадать чаще.

Если же через отверстие пропустить все N фотонов сразу, то в каждой точке пространства и экрана оказывается столько фотонов, сколько попадало туда при пропускании их по одному. Но в этом случае соответствующее число фотонов в каждую точку экрана попадает одновременно и, если N велико, на экране будет наблюдаться дифракционная картина, ожидаемая с точки зрения волновых представлений.

Например, для темных интерференционных полос квадрат амплитуды колебания и плотность вероятности попадания фотонов минимальна, а для светлых полос квадрат амплитуды и плотность вероятности максимальны.

Таким образом, если свет содержит очень большое число фотонов, то при дифракции его можно рассматривать как непрерывную волну, хотя он состоит из дискретных не размытых фотонов.

В явлении внешнего фотоэлектрического эффекта важно, что каждый фотон сталкивается только с одним электроном (как частица с частицей) и поглощается им, не делясь на части, как целое, а не то, какой именно фотон, в какой именно свободный электрон попадает (это определяется волновыми свойствами) и выбивает его. Поэтому при фотоэффекте свет как будто можно рассматривать как поток частиц.

Корпускулярно – волновая природа электромагнитного излучения была установлена именно для света потому, что обычный солнечный свет, с которым мы имеем дело в повседневной жизни, с одной стороны, представляет поток большого числа фотонов и четко проявляет волновые свойства, а с другой стороны, фотоны света имеют энергию, достаточную для осуществления таких эффектов, как фотоионизация, фотолюминесценция, фотосинтез, фотоэффект, в которых определяющую роль играют корпускулярные свойства. Фотоны же, соответствующие, например, радиоволнам, имеют малую энергию, и отдельные фотоны заметных действий не оказывают, и регистрируемые радиоволны должны содержать много фотонов и вести себя скорее как волны.  -лучи же, возникающие при радиоактивных распадах ядер и ядерных реакциях, имеют большую энергию, их действие легко регистрируется, но поток большого числа фотонов получается в специальных условиях в ядерных реакторах. Поэтому - лучи чаще проявляют себя как частицы, а не как волны.

Итак, свет корпускулярен в том смысле, что его энергия, импульс, масса и спин локализованы в фотонах, а не размыты в пространстве, но не в том, что фотон может находиться в данном точно определенном месте пространства. Свет ведет себя как волна в том смысле, что распространение и распределение фотонов в пространстве носят вероятный характер: вероятность того, что фотон, находится в данной точке, определяется квадратом амплитуды в этой точке. Но вероятностный (волновой) характер распределения фотонов в пространстве не означает, что фотон в каждый момент времени находится в какой-то одной точке.

Таким образом, свет сочетает в себе непрерывность волн и дискретность частиц. Если учтем, что фотоны существуют только при движении (со скоростью с), то приходим к выводу, что свету одновременно присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Но в некоторых явлениях при определенных условиях основную роль играют или волновые, или корпускулярные свойства и свет можно рассматривать или как волну, или как частицы (корпускулы).

5. Действие света
Световая волна, падающая на тело, частично отражается от него, частично проходит насквозь, частично поглощается. В большинстве случаев энергия поглощенной световой волны целиком переходит во внутреннюю энергию вещества, что приводит к нагреванию тела. Нередко, однако, известная часть этой энергии вызывает и другие явления. Очень важными действиями света, получившими большие практические применения, являются фотоэлектрический эффект, фотолюминесценция и фотохимические превращения.

П

ростейший опыт обнаруживающий фотоэлектрический эффект описан на рисунке 6.1. Хорошо очищенная цинковая пластинка 1 прикреплена к электроскопу 2 и освещается источником 3, богатым ультрафиолетовым излучением (электрическая дуга или кварцевая ртутная лампа). Если электроскоп заряжен отрицательно, то под действием света ртутной лампы он разрежается. Разряд происходит тем быстрее, чем больше освещённость пластинки, т.е. чем больше световой поток, падающий на пластинку. Явление разряда не происходит, если на пути лучей помещено стекло 4, задерживающее ультрафиолетовое излучение. Если электроскоп заряжен положительно, то заряд на нём сохраняется, несмотря на освещение.

Из этих опытов, равно как из других, им подобных, можно прийти к следующим заключениям. Отрицательный заряд теряется с поверхности металла при освещении. Положительный заряд сохраняется на поверхности металла, несмотря на освещение. Этот важный вывод, показывающий, что эффект наблюдается лишь в том случае, когда освещаемая пластинка соединена с отрицательным полюсом батареи, впервые с полной определённостью был установлен русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым (1839 – 1896). В случае цинковой пластинки существенное значение для явления имеет освещение ультрафиолетовым излучением.

Описанный опыт показывает различие в свойствах отрицательных и положительных зарядов, входящих в состав металла. Первые представляют собой электроны, слабо связанные с металлом и могущие легко перемещаться в металле (проводимость) и сравнительно легко удаляться за его пределы (фотоэффект). Вторые же являются положительными ионами, составляющими решетку этого металла, так что вырывание их есть не что иное, как распыление самого металла. Если металл заряжен отрицательно, то освобождённый электрон удаляется прочь от металла под действием электрического поля, созданного заряженным металлом. В случае положительного заряда, электроны, которых всегда имеются в металле, могли бы быть также освобождены светом. Но электрическое поле, имеющееся вокруг положительного заряженного тела, тормозит вылетевшие электроны и стремится вернуть их обратно к телу. Поэтому если кинетическая энергия вылетевшего электрона (а, следовательно, и его скорость) не достаточна, велика, то электроны, не смотря на действие света, не могут покинуть пластинку, и положительный заряд её остаётся неизменным.

Способность света вызывать отделение электронов от металла является одним из важнейших доказательств электромагнитного характера световой волны.

Заключение

Из этой работы мы узнали, что свет - это электромагнитная волна. Свету присущи все свойства электромагнитных волн: дисперсия, интерференция, дифракция, поляризация.

Явление взаимного наложения когерентных волн, в результате чего происходит устойчивое пространственное ослабление или усиление интенсивности света в зависимости от фазовых соотношений между этими волнами, называется интерференцией. Интерферировать могут только когерентные волны. Когерентными называют такие волны, которые имеют одинаковые частоты (длины волн) и постоянную разность фаз. Естественные источники света излучают некогерентные волны. Для образования когерентных волн различными методами разделяют волны, идущие от одного точечного источника.

Дифракция - это явление огибания светом препятствия вследствие интерференции вторичных волн от источников на краях препятствия. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина - система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос. Условие дифракции: размеры препятствий должны быть меньше или равны размеру волн.

Таким образом, явления интерференции, дифракции, дисперсии, поляризации света от обычных источников света неопровержимо свидетельствует о волновых свойствах света.

Итак, мы изучили все волновые свойства света и выяснили, где и когда в жизни мы используем эти свойства. Огромное значение свет и цвет имеют в изобразительном искусстве.

Список используемой литературы

Грабовский Р.И. Курс физики. Учебное пособие для с/х институтов. Высшая школа 1974 г.
Трофимова Т.И. Курс физики - М.: Высшая школа 2001.
Гурский И.П. Элементарная физика под ред. И.В. Савельева - М.: Просвещение 1984
Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Физика - М.: Просвещение 1982.
Громов С.В. Физика. Оптика. Тепловые явления. Строение вещества. 11 кл. / С.В. Громов; под ред. Н.В. Шароновой. - М.: Просвещение, 2005. - 287 с.
6. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. -- М.: Просвещение, 2009. - 399 с.Allbest.ru