Когерентные источники света.
Некоторые свойства электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн.
Колебания, возникающие под действием сил внутри самой системы называют собственными колебаниями.
Уравнение плоской электромагнитной волны:
A - амплитуда колебания;
φ0 - начальная фаза;
ω0 – собственная частота колебания
k – волновое число.
Свойства электромагнитных волн:
1) В плоской электромагнитной волне колебания H и E Происходят во взаимно перпендикулярных направлениях и перпендикулярны скорости распространения электромагнитной волны:
2) Скорость распространения всех электромагнитных волн:
где c – скорость распространения электромагнитной волны, ε – электрическая проницаемость среды, n – показатель преломления.
3) Вектора E и H колеблются в одной фазе (т.е. max и min совпадают по времени).
4) Наблюдается явление дисперсии:
- частота; n – показатель преломления.
Распространение волн зависит от частоты.
5) Монохроматическая синусоидальная плоская волна (волна распределяется вдоль оси X):
6) Плоско поляризованная волна – волна, у которой колебания E происходят в одной плоскости.
Шкала электромагнитных волн:
Наименование | Длина, м | Частота, Гц |
Сверхдлинные | 106-104 | 3*102- 3*104 |
Длинные (радиоволны) | 104-103 | 3*104- 3*105 |
Средние(радиоволны) | 103 -102 | 3*105- 3*106 |
Короткие(радиоволны) | 102-101 | 3*106- 3*107 |
Ультракороткие | 101-10-1 | 3*107- 3*109 |
Телевидение (СВЧ) | 10-1-10-2 | 3*109- 3*1010 |
Радиолокация (СВЧ) | 10-2-10-3 | 3*1010- 3*1011 |
Инфракрасное излучение | 10-3-10-6 | 3*1011- 3*1014 |
Видимый свет | 10-6-10-7 | 3*1014- 3*1015 |
Ультрафиолетовое излучение | 10-7-10-9 | 3*1015- 3*1017 |
Рентгеновское излучение(мягкое) | 10-9-10-12 | 3*1017- 3*1020 |
Гамма-излучение (жесткое) | 10-12-10-14 | 3*1020- 3*1022 |
Космические лучи | ≤10-14 | ≤3*1022 |
Вектор Пойнтинга.
Вектор Пойнтинга (также вектор Умова-Пойнтинга) — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга Sможно определить через векторное произведение двух векторов:
ОБОЗНАЧАЙ ЧЕРЕЗ P
(в системе СГС),
(в системе СИ),
– среднее значение
где E и H — вектора напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.
(в комплексной форме),
где E и H — вектора комплексной амплитуды электрического и магнитного полей соответственно.
Этот вектор по модулю равен количеству энергии, переносимой через единичную площадь, нормальную к S, в единицу времени. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии волны.
Поскольку тангенциальные к границе раздела двух сред компоненты E и H непрерывны, то вектор S непрерывен на границе двух сред.
Плотность количества движения (импульса) электромагнитного поля определяется вектором . В этом соотношении проявляется материальность электромагнитного поля.
Когерентные источники света.
Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебания была постоянной. Источники, удовлетворяющие этому условию, называются когерентными.
Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства называется временной когерентностью.
Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности, называется пространственной когерентностью.
Реальные источники практически не могут быть когерентными.