Волновая Оптика

Волновая Оптика
Определение
Волновая оптика — раздел оптики,
который описывает распространение
света с учётом его волновой природы.
Дисперсия
Дисперсией — называется зависимость показателя
преломления света от частоты колебаний (или длины
волны). Чем больше частота волны, тем больше
показатель преломления среды и меньше ее скорость
света в ней.
У красного цвета максимальная скорость в среде и
минимальная степень преломления,
У фиолетового цвета минимальная скорость света в
среде и максимальная степень преломления.
Однако в некоторых веществах (например в парах йода)
наблюдается эффект аномальной дисперсии, при
котором синие лучи преломляются меньше, чем
красные, а другие лучи поглощаются веществом и от
наблюдения ускользают.
Показатель преломления
Формула Коши, выражающая зависимость
показателя преломления от длины волны:
n = a + b / L^2 + c / L^4 + …,
где:
L — длина волны в вакууме;
a, b, c, … — постоянные, значения которых
для каждого вещества должны быть
определены в опыте. В большинстве случаев
можно ограничиться двумя первыми членами
формулы Коши.
Интерференция
Интерференция света —
нелинейное сложение
интенсивностей двух или
нескольких световых волн.
Это явление
сопровождается
чередующимися в
пространстве максимумами
и минимумами
интенсивности.
Просветление оптики
Просветление оптики — это нанесение на
поверхность линз, граничащих с воздухом,
тончайшей плёнки или нескольких плёнок
одна поверх другой. Показатель
преломления таких плёнок меньше
показателя преломления стёкол линз.
Просветляющие плёнки уменьшают
светорассеяние и отражение падающего
света от поверхности оптического элемента,
соответственно улучшая светопропускание
системы и контраст оптического
изображения.
Дифракция
Явление дифракции света
оказалось невозможным
объяснить с точки зрения
лучевой модели, то есть с
точки зрения геометрической
оптики, а с другой стороны,
дифракция получила
исчерпывающее объяснение
в рамках волновой теории,
то часто под дифракцией
понимают проявление
любого отступления от
законов геометрической
оптики.
При этом следует заметить, что
некоторые волновые
явления не описываются
законами геометрической
оптики и, в то же время, не
относятся к дифракции.
Дифракция тесно связана с явлением интерференции. Более того, само
явление дифракции зачастую трактуют как частный случай
интерференции (интерференция вторичных волн).
Дифракционная решетка
Дифракционная решётка — оптический прибор,
работающий по принципу дифракции света,
представляет собой совокупность большого числа
регулярно расположенных штрихов (щелей,
выступов), нанесённых на некоторую поверхность.
Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную
(металлическую) поверхность, и наблюдение ведется
в отраженном свете
Прозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную
поверхность (или вырезаются в виде щелей на
непрозрачном экране), наблюдение ведется в
проходящем свете.
Фронт световой волны разбивается штрихами решётки на отдельные
пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на
штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн
максимумы интерференции оказаваются под разными углами
(определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый
свет раскладывается в спектр.
Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют
периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d.
Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решётки, то
период решётки находят по формуле: d = 1 / N мм.
Условия интерфереционных максимумов дифракционной решётки,
наблюдаемых под определенными углами, имеют вид:
d Sin α = λ k
где
–
–
–
–
d — период решётки,
α — угол максимума данного цвета,
k — порядок максимума,
λ — длина волны.
Если же свет падает на решетку под углом θ, то:
d {Sin α - Sin θ}= λ k
Поляризация
Свет – поперечная волна, но в падающем
от обычного источника пучке вол
присутствуют колебания всевозможных
направлений, перпендикулярных
направлению распространения волн.
В поляризованной световой волне
колебания происходят в строго
определенном направлении.