Длина волны света

Свет – это распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны. И как и любой другой волновой процесс, свет обладает всеми характеристиками волнового процесса. Рассмотрим такую характеристику, как длина волны света.

Свет как волновой процесс

При изучении света И. Ньютон открыл явление дисперсии – изменение показателя преломления света для разных цветов. Другим открытым им же явлением стала интерференционная картина «колец Ньютона» – линза, соприкасающаяся с плоским стеклом, дает вокруг точки касания ряд концентрических темных колец, причем радиус колец меняется, если освещать линзу светом различных цветов.

Кольца Ньютона

Рис. 1. Кольца Ньютона.

Дать удовлетворительное объяснение открытым явлениям И. Ньютон не смог. Это сделал позже другой физик – Т. Юнг. Он предположил, что свет является волной. А значит, ему должны быть присущи все явления, присущие волнам, в частности сложение с появлением интерференционной картины. Зависимость радиуса колец Ньютона от цвета освещения может быть объяснено разностью длины волны различных цветов.

Опыт Т. Юнга

Для демонстрации явления интерференции и для определения длины волны света Т.Юнг поставил специальный эксперимент.

Для получения четкой интерференционной картины необходимо иметь два когерентных световых луча, то есть, луча, обладающих одинаковой длиной волны и имеющих постоянную разность фаз. Освещая две близких щели, можно за ними на экране получить условия для сложения и вычитания световых волн – интерференцию. Главная идея опыта Юнга была в том, чтобы для освещения щелей использовать не простой световой луч, который использовали исследователи до Юнга, а луч, прошедший через маленькое отверстие, за которым, в соответствии с принципом Гюйгенса будет возбуждена единая когерентная волна, и именно она должна использоваться для освещения двух щелей, с получением за ними интерференционной картины.

Опыт интерференции Юнга

Рис. 2. Опыт интерференции Юнга.

Длина волны света

Измерив оптическую разность хода световых лучей и расстояние между интерференционными полосами в опыте Юнга, можно получить формулу, по которой рассчитывается длина световой волны. Другим вариантом определения длины света является измерение радиуса колец Ньютона, и вычисление разности оптического хода волн, исходя из геометрии линзы.

Оказалось, что свет представляет собой волны очень небольшой длины – от $4×10^{-7}м$ для фиолетового до $8×10^{-7}м$ для красного цветов.

Длины световых волн

Рис. 3. Длины световых волн.

Волновой характер световых волн и их длина накладывают ограничение на предельное увеличение светового микроскопа. Объекты, имеющие величину меньше длины световой волны, будут «огибаться» световыми волнами, и увидеть их будет невозможно. Поэтому для большего увеличения в электронных микроскопах применяется поток электронов, которые в соответствии с принципом корпускулярно-волнового дуализма обладают свойствами волн с очень малой длиной.

Что мы узнали?

Свет является электромагнитным излучением с малой длиной волны. Длина световых волн впервые были измерена в опытах Т. Юнга. Были получены значения от $4×10^{-7}м$ для фиолетового до $8×10^{-7}м$ для красного цветов.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    Явление дисперсии света было объяснено…

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 21.

Предметы