Краткое историческое введение.

ЛЕКЦИЯ №1

Основные свойства электромагнитных волн

Содержание

1. Введение. Основные свойства электромагнитных волн……………………………2

1.1. Краткое историческое введение…………………………………… ……….2

1.2. Основные свойства электромагнитных волн…………………………………4

1.3. Повторение……………………………………………………………………...7

1.4. Энергия, переносимая электромагнитной волной…………………………..13

I. Введение. Основные свойства электромагнитных волн.

Краткое историческое введение.

Основные законы оптики

На опыте были установлены четыре основных закона оптических явлений:

1. Закон прямолинейного распространения света (ПРС)

2. Закон независимости световых пучков (НСП)

3. Закон отражения света от зеркальной поверхности (ОСЗП)

4. Закон преломления света на границе двух прозрачных сред (ПСГДПС)

Сущность законов сводится к следующему:

1. Закон ПРС.

Рис.1. Прямолинейное распространение света, образование тени при освещении точечным источником.

В однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Этот закон предписывается Евклиду – 300 лет до н.э. Опытным доказательством закона могут служить наблюдения над разными тенями, даваемыми точечными источниками света, или получение изображения при помощи малых отверстий. Соотношение между контуром предмета и его тенью при освещении точечным источником соответствует геометрическому проектированию при помощи прямых линий.

Само понятие о прямой линии возникло из оптических наблюдений. Это линия, по которой распространяется свет в однородной среде.

Более детальное исследование описываемых явлений показывает, что закон ПРС теряет силу, если мы переходим к очень малым отверстиям.

А

A’

B’

В 200 см 20 см

Рис.2. Отверстие 0,5 мм – хорошее изображение, 0,02÷0,03 мм – изображение плохое, 0,5÷1 мкм – изображения нет, экран освещен равномерно (учение о дифракции).

2. Закон НСП.

Эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно другие пучки или они устранены. Так, если на объектив фотоаппарата падает свет от обширного ландшафта, то загораживая доступ части световых пучков, мы не изменяем изображения, даваемого остальными. (Более глубокое содержание этого закона в разделе «Интерференция света»).

3. Закон ОСЗП.

i i’   Рис.3. К закону отражения света.

Луч падающий, нормаль к отражающей поверхности и луч отраженный лежат в одной плоскости, причем углы между лучами и нормалью равны между собой: «Угол падения » (Евклид). Установление этого закона связано с употреблением полированных металлических поверхностей (зеркал), известных уже в очень отдаленную эпоху.

4. Закон преломления света.

Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела. Угол падения и угол преломления связаны соотношением

,

где n – постоянная, не зависящая от углов i и r. Величина n – показатель преломления, определяется свойствами обеих сред, через границу раздела которых проходит свет, и зависит также от цвета лучей.

i   r     Рис.4. К закону преломления света.

Это явление уже было известно Аристотелю (350 лет до н.э.). Попытка установить количественный закон принадлежит астроному Птолемею (120 год н.э.), который измерял эти углы. Он учитывал влияние преломления в атмосфере на видимое положение светил (атмосферная рефракция), однако, измерения его относились к сравнительно небольшим углам, и поэтому он ошибочно сделал вывод, что угол преломления пропорционален углу падения. Арабский физик Алигазен обнаружил, что отношение углов падения и преломления не остается постоянным, но правильного выражения

закона дать не мог. Правильная формулировка закона принадлежит Снеллию (1591 - 1626), указавшему в сочинении, оставшемся неопубликованным, что отношение косекансов углов падения и преломления остается постоянным, и Декарту (1637), давшему современную формулировку закона ПС.