Основные положения теории оптического излучения.

Основными параметрами любого колебательного процесса являются: скорость рас- пространения, длина волны, частота и период колебаний.

Длина волныl - расстояние между двумя ближайшими точками волны, находящи- мися в одинаковой фазе колебания. Одна из основных характеристик колебаний. Изме- ряется в единицах расстояния (метры, сантиметры и т.п.).

Частотаn - количество колебаний в секунду (с). Одно колебание в секунду - 1 Герц (Гц).

Период колебаний Т - время завершения полного колебания. Его измеряют едини- цах времени (секундах, микросекундах и т.п.). Между частотой и периодом колебаний существует связь, выражаемая формулой

n = 1 / T

Все перечисленные выше параметры колебательного процесса взаимосвязаны. Эта взаимосвязь описывается основным соотношением в виде

Рис. 2.1. Вид гармоники

l = с Т =с /n.

Изменение во времени какого-либо па- раметра, описывающего колебательный процесс (координата в пространстве, на- пряженность электрического поля, индук- тивность магнитного поля и т.п.) может происходить с постоянной или изменяю- щейся во времени периодичностью (соот- ветственно гармонические и негармонические колебания).

Гармонические колебания – колебания, при которых физическая величина изменя- ется во времени по закону синуса или косинуса и описывается гармоникой - функцией в виде

X = A Sin(w t +j0)

Максимальное (минимальное) значение физической величины относительно положе- ния равновесия называется амплитудой колебаний А. Величина Sin(w t +j0) – фаза колебания,j0 - начальная фаза колебаний,w - угловая частота колебаний (w=n).

В общем случае о наличии физической материи или поля можно судить по испускае- мому или поглощенному ими излучению электромагнитных волн, имеющему свой- ственный только этому излучению диапазон длин волн. Вся совокупность таких диапазо- нов определяет единую шкалу электромагнитных волн (рис. 2.2.), причем между сосед- ними диапазонами нет четких границ.

Неравномерность (неоднородность) колеблющегося поля или материи определяет то, что различные элементарные точки в пределах поля или объема имеют различные гармоники. Таким образом, имеем спектр колебаний – совокупность простых гармоник, отличающихся как своей энергией (амплитудой колебания), так и длиной волны (часто- той).

Если электромагнитное излучение происходит в инфракрасном, видимом и ультра- фиолетовом диапазонах, получаем оптический спектр. По характеру излучения раз- личают спектры излучения и спектры поглощения. По внешнему виду спектры бы- вают линейчатые (состоящие из отдельных спектральных линий, соответствующих дискретным значениям длины волны), полосчатые (состоящие из полос, охватываю- щих определенный интервал длин волн) и сплошные (охватывающие большой диапа- зон длин волн). На рис.2.3 изображены примеры таких спектров.

Рис. 2.2. Единая шкала электромагнитных волн

Рис. 2.3. Виды оптических спектров

Свет

Свет- электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в воз- бужденном состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра (инфракрасный и ультрафиолетовый диапазоны).

Свет - это энергия, материя особого вида. Он существует вне зависимости от наших знаний о нем.

Одной из характеристик света является его цвет, который определяется длиной волны для монохроматического излучения, или суммарным спектром сложного излуче- ния. Монохромное излучение - излучение, имеющее постоянную длину волны и часто- ту колебаний.

Свет может распространяться там, где звук уже не существует (если смотреть через прозрачный колпак, из-под которого выкачали воздух, то видно, как бьется молоточек колокольчика под колпаком, а звука не слышно). Значит, световые колебания распро- страняются в особой среде, эту среду Гюйгенс назвал эфиром.