Когерентные источники света.

Некоторые свойства электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн.

Колебания, возникающие под действием сил внутри самой системы называют собственными колебаниями.

Уравнение плоской электромагнитной волны:

A - амплитуда колебания;

0 - начальная фаза;

0 – собственная частота колебания

k – волновое число.

Свойства электромагнитных волн:

1) В плоской электромагнитной волне колебания H и E Происходят во взаимно перпендикулярных направлениях и перпендикулярны скорости распространения электромагнитной волны:

2) Скорость распространения всех электромагнитных волн:

где c – скорость распространения электромагнитной волны, – электрическая проницаемость среды, n – показатель преломления.

 

3) Вектора E и H колеблются в одной фазе (т.е. max и min совпадают по времени).

4) Наблюдается явление дисперсии:

- частота; n – показатель преломления.

Распространение волн зависит от частоты.

 

5) Монохроматическая синусоидальная плоская волна (волна распределяется вдоль оси X):

6) Плоско поляризованная волна – волна, у которой колебания E происходят в одной плоскости.

Шкала электромагнитных волн:

Наименование Длина, м Частота, Гц
Сверхдлинные 106-104 3*102- 3*104
Длинные (радиоволны) 104-103 3*104- 3*105
Средние(радиоволны) 103 -102 3*105- 3*106
Короткие(радиоволны) 102-101 3*106- 3*107
Ультракороткие 101-10-1 3*107- 3*109
Телевидение (СВЧ) 10-1-10-2 3*109- 3*1010
Радиолокация (СВЧ) 10-2-10-3 3*1010- 3*1011
Инфракрасное излучение 10-3-10-6 3*1011- 3*1014
Видимый свет 10-6-10-7 3*1014- 3*1015
Ультрафиолетовое излучение 10-7-10-9 3*1015- 3*1017
Рентгеновское излучение(мягкое) 10-9-10-12 3*1017- 3*1020
Гамма-излучение (жесткое) 10-12-10-14 3*1020- 3*1022
Космические лучи 10-14 3*1022

 

 

Вектор Пойнтинга.

Вектор Пойнтинга (также вектор Умова-Пойнтинга) — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга Sможно определить через векторное произведение двух векторов:

ОБОЗНАЧАЙ ЧЕРЕЗ P

(в системе СГС),

 

(в системе СИ),

– среднее значение

где E и H — вектора напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

(в комплексной форме),

 

где E и H — вектора комплексной амплитуды электрического и магнитного полей соответственно.

Этот вектор по модулю равен количеству энергии, переносимой через единичную площадь, нормальную к S, в единицу времени. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии волны.

Поскольку тангенциальные к границе раздела двух сред компоненты E и H непрерывны, то вектор S непрерывен на границе двух сред.

Плотность количества движения (импульса) электромагнитного поля определяется вектором . В этом соотношении проявляется материальность электромагнитного поля.

 

Когерентные источники света.

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебания была постоянной. Источники, удовлетворяющие этому условию, называются когерентными.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства называется временной когерентностью.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности, называется пространственной когерентностью.

Реальные источники практически не могут быть когерентными.