Плоская электромагнитная волна
В электромагнитной волне векторы E и H всегда колеблются в
r
одинаковых
фазах (см.
рис.). Мгновенные
значения E
и
H в
любой
точке
связаны
соотношением E
=
H ( e0
и m0 – соответc-
венно,
электрическая и магнитная постоянные).
Рис.1.2
Диапазоны электромагнитных волн
Вид излучения |
Длина волны, м |
Некоторые возможные источники излучения |
Радиоволны |
103 - 10-4 |
Колебательный контур Вибратор Герца Массовый излучатель Ламповый генератор |
Световые волны: инфракрасное излучение видимый свет ультрафиолетовое излучение |
5 ×10-4 - 8 ×10-7 8 ×10-7 - 4 ×10-7 4 ×10-7 -10-9 |
Лампы, лазеры |
Рентгеновское излучение
|
2 ×10-9 - 6 ×10-12 |
Трубки Рентгена |
Гамма-излучение |
< 6 ×10-12 |
Радиоактивный распад Ядерные процессы Космические процессы |
Фазовая скорость электромагнитных волн:
где
с= =299792458 м/с
3×
м/с(скорость
света в вакууме).
В
вакууме : v
= с; в среде: v
c.
Показатель
преломления n
некоторой
среды определяют как n
=
c
/
v
=
.
Показатель преломления n характеризует оптическую плотность среды. Среду с большим показателем преломления называют оптически более плотной.
Интенсивность волны
Световую
волну характеризуют интенсивностью
I
–
это модуль среднего по времени значения
плотности потока энергии.При распространении
света в однородной
среде
интенсивность волны пропорциональна
квадрату ее амплитуды: I
~
.
Когерентность и монохроматичность световых волн.
Время и длина когерентности.
Когерентность – это согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.
Монохроматические волны – это неограниченные в простран- стве волны одной определенной и строго постоянной частоты.
Волновой цуг – это прерывистое излучение света атомами и виде отдельных коротких импульсов продолжительностью t £ 10-8 c и протяженностью в среднем порядка l = t c » 3 м.
Пояснения: В свете, испускаемом обычными источниками – этот свет называют естественным – колебания светового вектора происходят поочередно в самых разных направлениях, перпендикулярных направлению распространения. Излучив, атом через некоторое время, придя в возбужденное состояние, излучает опять и т. д. Одновременно излучает множество атомов. Порожденные ими цуги волн, налагаясь друг на друга, образуют испускаемую телом световую волну. Направления колебаний для каждого цуга ориентированы случайным образом. Поэтому в результирующей световой волне колебания светового вектора происходят в разных направлениях с равной вероятностью. Это надо понимать так, что при прохождении световой волны через некоторую точку колебания светового вектора быстро и беспорядочно сменяют друг друга. Но в пре делах некоторого короткого времени мы имеем дело со световым вектором, направление колебаний которого сохраняется, затем направление колебаний
меняется на другое и т. д. При этом модуль светового вектора остается неизменным. Условно это изображают как на рис. 1.3, где направление распространения волны перпендикулярно плоскости рисунка.
Рис. 1.3
Время когерентности – это средняя продолжительность одного
цуга (обозначается как tког).
Когерентность существует только в пределах одного цуга, и время когерентности не может превышать времени высвечивания
атома ( tког
< t ).
Время
когерентности – это
средняя продолжительность одного
цуга (обозначается как
tког).
Когерентность существует только в пределах одного цуга, и время когерентности не может превышать времени высвечивания
атома ( tког
< t ).
Длина когерентности это расстояние, при прохождении которого две или несколько волнутрачивают когерентность:
lког= c tког
Когерентные свойства различных источников света
|
|
Источник света |
Длина когерентности Lког
|
Белый свет |
~1,5 мкм |
Спектральная лампа (300 К) |
20 см |
Kr-спектральная лампа (77 К) |
80 см |
Полупроводниковый лазер (GaAlAs) |
150 м |
Не-Nе-лазер |
2 км |