7.4.3. Связь цвета с частотой волны

Излучения разных цветов отличаются параметрами своих волн. Амплитуда волны связана не с цветом, а с яркостью излучения, начальная фаза на цвет не влияет. Из следует, что цвет света определяется частотой , т.к. с = const для волн всех цветов.

Монохроматическое излучение – излучение чистого цвета (без примеси других цветов), образованное колебаниями только одной частоты.

• Монохроматическое излучение можно выделить, пропуская солнечный свет через светофильтр.

Наблюдая интерференцию монохроматического излучения, учёные с большой точностью определили длины волн видимого спектра (п.7.4.5). Длина волны красного цвета в вакууме _{0 кр}  810^–7 м, фиолетового – _{0 ф}  410^–7 м. Длины волн других цветов находятся в этом интервале.

• Оптическое излучение с ₀ > _{0 кр} называют инфракрасным, с ₀ < _{0 ф} – ультрафиолетовым.

7.4.4. Интерференция света

При сложении двух когерентных волн должна наблюдаться интерференция (п.6.1.2.6). Однако, наблюдать интерференцию света долго не удавалось. Огюстен Френель (1788–1827, Франция) объяснил это некогерентностью световых волн (при одинаковой частоте разность фаз не постоянна во времени).

С помощью двух призм Френель разделил фронт волны источника S, на две части так, что они как бы вышли из мнимых когерентных источников S₁ и S₂. Он увидел на экране интерференционную картину в виде светлых и тёмных полос, что было серьёзным аргументом в пользу волновой теории света.

• Такая система из двух призм известна как бипризма Френеля.

7.4.5. Интерференция в клиновидной плёнке. Определение длины световой волны

Рассмотрим интерференцию в тонкой клиновидной плёнке с малым углом клина  < 1°. Направив на плёнку монохроматическое излучение, можно видеть чередование светлых и тёмных полос. Полосы параллельны ребру клина, причём чем меньше угол , тем шире полосы и больше расстояние между ними. С увеличением  полосы становятся тоньше, расстояние между ними уменьшается и при определённом значении полосы сливаются.

• Такую пленку можно получить с помощью рамки и мыльного раствора.

Образование полос объясняют тем, что падающий луч 1 образует отражённый луч 2 и преломлённый 3, который, отражаясь от нижней грани клина, возвращается и складывается с лучом 2.

Оптическая длина пути (оптический ход) (L) – произведение геометрической длины пути  на показатель n преломления среды: .

• Тёмная полоса образуется (п.6.1.2.6) при оптической разности хода лучей 2 и 3 ; светлая – при , где k – порядковый номер полосы. d_k в k-той тёмной полосе отличается от d_k+1 в (k+1)-ой полосе на .

Из рисунка видно, что увеличение геометрической длины луча на отрезке х равно 2y (луч проходит y в прямом и обратном направлениях). Значит, оптическая разность хода луча: d = 2yn = 2nxtg. Т.к.  мал, tg   и d = 2nx Из d =   , т. е., зная x и  в радианах), можно вычислить длину волны 

• Пример интерференции в тонких плёнках – окраска мыльного пузыря. Толщина его стенок непостоянна и в результате сложных сочетаний преломлённых и отражённых лучей выделяются цветные составляющие солнечного света, придавая пузырю переливчатую окраску.