http://phys-portal.ru/lections/volnopt_lec.htm

Отличная информация

Волновая оптика

Волновая о́птика — раздел оптики, который изучает распространение света на основании его волновой природы, то есть рассматривает свет, как электромагнитное поле. Волновая оптика изучает такие процессы, как интерференция, дифракция, поляризация, преломление, дисперсия и т. д.

После проведения опытов, показывающих интерференцию и дифракцию света, стало очевидно, что в этих опытах свет ведёт себя таким же образом, как другие волны (например, волны на воде, которым также присуща интерференция и дифракция). Если совсем просто, то интерференция — это способность волн накладываться друг на друга. То есть в той точке пространства, где встретились несколько волн, суммарная амплитуда получится в результате векторной суммы всех волн. Дифракция — это способность волны огибать препятствие. Затем удалось измерить длину световой волны, обнаружить возможность поляризации световых колебаний (это когда электрическая составляющая электромагнитного светового поля может находиться в одной плоскости). Кстати, сейчас это свойство используется для получения стерео видео. Потому и очки надо надевать, чтобы одним глазом можно было видеть только картинку с одной камеры, а другим глазом — только с другой (изображение одной камеры поляризуется в вертикальной плоскости, а другой — в горизонтальной, очки аналогичным образом). Без очков изображение просто смазанным получается. Кстати, если наклонить голову набок с надетыми очками на стерео сеансе, то можно ничего и не увидеть.)))

Также, с точки зрения волновой оптики, то есть рассмотрения света, как электромагнитных волн, оказалось довольно просто объяснить причину преломления света при переходе света из одного прозрачного диэлектрика в другой (ложка в стакане воды под некоторым углом зрения выглядит как бы сломанной или согнутой). Свет с разной длиной волны имеет разную скорость распространения в одном и том же диэлектрике. От того, что скорость распространения меняется, при входе в плотную среду луч света отклоняется от своего первоначального направления, а если луч был не монохромным, то есть состоял из волн многих частот (цветов), то луч каждой из частот отклоняется на разный угол и получается разделение цветов. Благодаря этому явлению можно наблюдать радугу.

В спектральных приборах высокого класса вместо призм применяются дифракционные решетки. Решетки представляют собой периодические структуры, выгравированные специальной делительной машиной на поверхности стеклянной или металлической пластинки (рис. 3.10.2). У хороших решеток параллельные друг другу штрихи имеют длину порядка 10 см, а на каждый миллиметр приходится до 2000 штрихов. При этом общая длина решетки достигает 10–15 см. Изготовление таких решеток требует применения самых высоких технологий. На практике применяются также и более грубые решетки с 50 – 100 штрихами на миллиметр, нанесенными на поверхность прозрачной пленки. В качестве дифракционной решетки может быть использован кусочек компакт-диска или даже осколок граммофонной пластинки.

Рисунок 3.10.2. Дифракционная решетка

Простейшая дифракционная решетка состоит из прозрачных участков (щелей), разделенных непрозрачными промежутками. На решетку с помощью коллиматора направляется параллельный пучок исследуемого света. Наблюдение ведется в фокальной плоскости линзы, установленной за решеткой (рис. 3.10.3).

Рисунок 3.10.3. Дифракция света на решетке

В каждой точке P на экране в фокальной плоскости линзы соберутся лучи, которые до линзы были параллельны между собой и распространялись под определенным углом θ к направлению падающей волны. Колебание в точке P является результатом интерференции вторичных волн, приходящих в эту точку от разных щелей. Для того, чтобы в точке P наблюдался интерференционный максимум, разность хода Δ между волнами, испущенными соседними щелями, должна быть равна целому числу длин волн:

Здесь d – период решетки, m – целое число, которое называется порядком дифракционного максимума. В тех точках экрана, для которых это условие выполнено, располагаются так называемые главные максимумы дифракционной картины.

В фокальной плоскости линзы расстояние y_m от максимума нулевого порядка (m = 0) до максимума m -го порядка при малых углах дифракции равно

где F – фокусное расстояние.