Распространение световых волн

Фазовая скорость. Выше мы ознакомились с некоторыми свойствами электромагнитной волны. Теперь более подробно рассмотрим распространение световой волны и ознакомимся с понятиями фазовой и групповой скоростей. [c.27]

Осталось решить задачу о зависимости скорости распространения световой волны в -анизотропной среде, а следовательно, и показателя преломления анизотропной среды от ее конкретных свойств, определяемых главными значениями диэлектрической проницаемости Ву, Sy и е,.. С этой целью составим уравнение, определяющее фазовую скорость (или аналогичным путем скорость по лучу) распространения световой волны в анизотропной среде в зависимости от направления N. [c.251]

Большой интерес представляет случай распространения световой волны в направлении, перпендикулярном оптической оси кристалла. Как показывает опыт, в этом случае также отсутствует двойное лучепреломление, но дополнительные исследования позволяют установить, что разность показателей преломления [c.115]

Опыт показывает, что, по-видимому, только для вакуума фазовая скорость распространения световых волн является одной и [c.31]

Вычисляя результаты интерференции элементарных волн, посылаемых вспомогательными источниками, мы приходим к значению амплитуды (интенсивности) в любой точке В, т. е. определяем закономерность распространения света. Результаты этих вычислений подтверждаются данными опыта. Таким образом, по методу Гюйгенса—Френеля удается получить правильное решение вопроса о распределении интенсивности света как в случае свободного распространения световых волн (прямолинейное распространение), так и в случае наличия задерживающих экранов (дифракция). [c.153]

Оптически анизотропия среды характеризуется различной по разным направлениям способностью среды реагировать на действие падающего света. Реакция эта состоит в смещении электрических зарядов под действием поля световой волны. Для оптически анизотропных сред величина смещения в поле данной напряженности зависит от направления, т. е. диэлектрическая проницаемость, а следовательно, и показатель преломления среды различны для разных направлений электрического вектора световой волны. Другими словами, показатель преломления, а следовательно, и скорость света зависят от направления распространения световой волны и плоскости ее поляризации. Поэтому для анизотропной среды волновая поверхность, т. е. поверхность, до которой распространяется за время t световое возбуждение, исходящее из точки L, отлична от сферической, характерной для изотропной среды, где скорость распространения V не зависит от направления. [c.497]

Естественный и поляризованный свет. Если при распространении световой волны направление колебаний электрического вектора хаотически изменяется, т. е. любое его направление в плоскости, перпендикулярной к распространению волны, равновероятно, то такой свет называется неполяризованным, или естественным. Если же колебания вектора фиксированы строго в одном направлений, Тб свет называется линейно поляризованным. [c.34]

В отсутствие поля молекулы среды расположены хаотически, так что на пути распространения световой волны по любому направлению и с любой ориентацией электрического вектора будут встречаться в среднем одинаковые условия, т. е. в макроскопическом смысле среда является изотропной. Наложение внешнего электрического поля вызовет преимущественную ориентацию молекул, что приведет к появлению в среде выделенного направления, характеризующегося большей поляризуемостью молекул, чем другие направления. В результате среда превращается в анизотропную. Поэтому скорость распространения световой волны будет зависеть от расположения электрического вектора волны внутри среды [c.66]

Дифракционные явления свойственны всяким волновым процессам в частности, они наблюдаются и при распространении световых волн. Однако, так как длина световых волн очень мала (порядка 10 см), то препятствия даже малых, в обычном смысле, размеров все еще велики по сравнению с длиной световой волны. Поэтому-то в оптике так широко можно применять представление о луче и пользоваться законами геометрической оптики. [c.718]

Уравнение, описывающее распространение световой волны, имеет вид [c.339]

Значение уравнения в частных производных Гамильтона в теории распространения волн. Выше было выяснено, что уравнение в частных производных Гамильтона (8.7.17) в оптике выражает принцип Гюйгенса в дифференциальной форме. Хотя принцип Гюйгенса основан на предположении о волновом характере движения, построение с помощью этого принципа последовательности волновых фронтов является методом геометрической, а не физической оптики. Для того чтобы более глубоко изучить связь между уравнением в частных производных Гамильтона и принципами физической оптики, мы несколько преобразуем определение волнового фронта. До сих пор мы рассматривали волновые поверхности в связи с распространением элементарных световых возбуждений в геометрической оптике, однако они имеют не меньшее значение и в физической оптике при изучении распространения световой волны определенной частоты. При этом волновые поверхности могут быть определены как поверхности равной фазы. Скорость распространения света является в то же время скоростью распространения фазового угла, например ф, в направлении, перпендикулярном волновым поверхностям. [c.315]

Интерпретация величины 9 как некоторой фазы послужила де Бройлю исходным пунктом в его фундаментальном открытии волн материи. Допустим, что в оптико-механнческой аналогии заключен какой-то физический смысл, несмотря на очевидное различие между движением материи и распространением световых волн. Забудем [c.316]

Рассмотрим ситуацию, когда источник плоской световой волны движется со скоростью в направлении распространения, а наблюдатель Н неподвижен. Пусть скорость распространения световой волны с, а Хо — длина волны при неподвижном источнике. Наблюдатель определяет частоту световой волны, отсчитывая число периодов волны, пробегающих мимо него в единицу времени. Временной период световой волны в системе координат, связанной с движущимся источником, равен Xq = Яо/с. В неподвижной системе координат расстояние между ближайшими точками волны, имеющими одинаковую фазу, составит величину X = Хц vTq. Знак минус соответствует случаю, когда направления движения источника и распространения волны совпадают, а знак плюс берется в случае противоположных направлений. Величина к представляет истинный период световой волны, проходящей мимо наблюдателя в лабораторной системе координат. [c.278]

В случае когда наблюдатель движется со скоростью параллельно направлению распространения световой волны, расстояние между двумя ближайшими точками волны, имеющими [c.278]

ФРЕНЕЛЯ УРАВНЕНИЕ — осн. ур-ние кристаллооптики, определяющее нормальную скорость и распространения световой волны в кристалле. Названо по имени [c.375]

Поля Е и Н, описывающие световые волны, являются векторными величинами. В предыдущей главе распространение гауссовых пучков мы рассматривали в приближении скалярных волн и нас не интересовало направление колебаний вектора электрического поля. Мы лишь отметили, что вектор электрического поля лежит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Во многих случаях характер распространения световых волн существенно зависит от направления колебаний электрического поля. Действительно, на протяжении практически всей книги мы будем изучать главным образом распространение поляризованного света и вопросы, связанные с его управлением. В данной главе мы рассмотрим различные характеристики поляризованного света и ряд методов, применяемых при изучении его распространения. [c.63]

Знак вращения однозначно определяется направлением распространения световой волны. Так, если свет дважды проходит один и тот же участок среды, но в противоположных направлениях, как это имеет место в случае отражения от правой грани кристалла, изображенного на рис. 4.9, то полное вращение оказывается равным нулю. Вещество называется правовращающим, если для наб- [c.104]

В предыдущем разделе мы показали, что внешнее электрическое поле может изменять эллипсоид показателей преломления определенных кристаллов. Известно также, что характеристики электромагнитного излучения, распространяющегося в кристаллах,, определяются эллипсоидом показателей преломления. Следовательно, электрооптический эффект в этих кристаллах можно использовать для управления распространением световой волны, в частности ее состоянием поляризации. В качестве примера рассмотрим пластинку, представляющую собой г-срез кристалла KDP, на которую действует внешнее электрическое поле Е, параллельное оси Z. Для света, распространяющегося вдоль оси z, двулучепреломление в соответствии с (7.2.9) и (7.2.10) можно записать в виде [c.257]

В общем, случае анизотропного кристалла при условии, что его главные диэлектрические оси совпадают с направлениями осей системы координат, для обратных величин главных показателей преломления ax=l/ j, fly=l//Zy и аг=1/Яг (их называют обратными показателями или главными скоростями распространения световых волн в соответствующих направлениях кристалла) имеем уравнение оптической индикатрисы [c.16]

Исходно фоторефрактивные кристаллы могут быть как оптически изотропными, так и анизотропными. В изотропном кристалле диэлектрическая проницаемость е является скалярной величиной, а показатель преломления (п = -j/е ) и скорость распространения света не зависят ни от направления распространения световой волны, ни от направления или характера ее поляризации. Оптическую активность сейчас не учитываем. В анизотропном кристалле [c.13]

Если поле приложено вдоль распространения световой волны [c.15]

Рис. 1.2. Взаимная ориентация внешнего приложенного поля Ед и направления распространения световой волны К при наблюдении продольного (а) и поперечного (б)

Дихроизм — свойство анизотропных сред по-разному поглощать свет, распространяющийся в разных направлениях, или свет разной поляризации. От направления распространения световой волны зависит, таким образом, не только коэффициент преломления, но и коэффициент поглощения оптических волн. Это явление обусловлено дисперсией (частотным изменением) показателя преломления, которая в анизотропной среде происходит в разных частотных диапазонах — в зависимости от направления распространения света и его поляризации. Дихроизм (в общем случае — плеохроизм) объясняется анизотропией поглощения света. [c.28]

В реальных условиях интерферометр подвержен воздействию ряда факторов, приводящих к снижению чувствительности. Эти факторы обусловлены физическими явлениями, связанными с распространением световых волн и особенностями многолучевой интерферометрии, а также особенностями схем и конструкций многолучевых Интерферометров. [c.118]

Для простоты рассматривается среда без поглощения, показатель преломления /г (г) которой меняется вдоль пути по определенному или случайному закону. Распространение световой волны в такой среде описывается волновым уравнением [c.327]

Теорема Гельмгольца — Кирхгофа. Распространение световых волн в свободном пространстве описывается уравнением (2.12). Полагая в случае монохроматических волн [c.213]

Графическое представление распространения световой волны обычно дается на примере гармонического колебательного движения по оси ординат некоторой точки Р, являющейся проекцией точки Р, равномерно движущейся по окружности радиуса а. Законы движения точки Р сравнивают с законами колебания некоторой материальной [c.28]

Результаты всех этих опытов легко понять на основе представлений электронной теории. Если в процессе распространения световой волны ее электрическое и магнитное поля выступают как равноправные, то при взаимодействии с веществом основную роль играет электрическое поле. Любой физический процесс взаимодействия света с веществом сводится в первую очередь к действию поля световой волны на электроны, входящие в состав вещества. Действующая на электрон сила, выражаемая формулой (1.1), определяется главным образом электрическим полем световой волны, В самом деле, характеристики электрического и магнитного полей в световой волне связаны соотношением (1.31), поэтому обусловленная магнитным полем составляющая силы в (1.1) отличается множителем и/с от силы еЕ, действующей на электрон со стороны электрического поля. Обычно и<Сс, поэтому вынужденное светом движение зарядов в веществе определяется электрическим полем световой волны. Пространственное разнесение электрического и магнитного полей в стоячей волне дает возможность получить прямое экспериментальное подтверждение этих выводов. [c.29]

О уравнения Максвелла (2.3) — (2.4), описывающие распространение света в веществе, поляризованность Р среды входит в качестве источников в правую часть. Когда в материальном уравнении (10.6), связывающем Р с Е, квадратичные и кубичные по степеням Е члены существенны, подстановка Р в уравнения Максвелла приводит к системе нелинейных уравнений для векторов Е и В световой волны. Нелинейность уравнений означает нарушение принципа суперпозиции, согласно которому распространение световой волны в среде никак не сказывается на распространении других световых волн. Таким образом, справедливость принципа суперпозиции для света в веществе ограничивается приближением линейной оптики. [c.487]

Так же как и в случае диэлектриков, необходимо исследовать отражение и проникновение (в металл) световых волн, падающих на границу раздела диэлектрик—металл. Аналогичное рассмотренне приводит к результатам (угол падения равен углу отражения, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно относительному показателю преломления второй среды и т. д.), формально идентичным выводам рассмотрения распространения световой волны на границе раздела двух диэлектриков. Остановимся на некоторых характерных вопросах распространения света на границе раздела воздух—металл. [c.61]

Волновая (лучевая) поверхность. Изучение распространения световой волны в анизотропной среде может быть, как мы видели, в равной мере осуш,ествлепо, исходя как из скоростей по лучу, так и 3 скоростей по нормали. Знание значений лучевых скоростей и скоростей по нормали по всем направлениям в кристалле позволяет построить вспомогательные поверхности, характеризуюш,ие распространение света в данном кристалле. [c.257]

Применение метода Френеля позволяет предвидеть и обьяснить особенности в распространении световых волн, наблюдающиеся тогда, когда часть фронта идущей волны перестает действовать вследствие того, что свет распространяется между препятствиями, прикрывающими часть фронта волны. Эти явления огибания препятствий (экранов и краев диафрагм) носят название явлений дифракции. [c.160]

Мы пришли бы к двум различным формулам, отличающимся на величину второго порядка относительно v . Так как даже для движения Земли по ее орбите vie не превосходит 10 , то, следовательно, различие в обеих формулах составляет лишь 10 . Для большинства же реализуемых на опыте случаев различие еще меньше. Его нельзя констатировать непосредственным наблюдением над величиной допплеровского смещения. Однако удалось, как известно, осуществить и другие оптические опыты (например, опыт Майкельсона, см. 130), которые были достаточно точны для того, чтобы констатировать указанные малые различия, если бы они существовали. Этими опытами было показано, что малое различие, ожидаемое в рамках представления о распространении световых волн в неподвижном эфире, не имеет места. Все без исключения процессы протекают таким образом, что играет роль только относительное движение источников и приборов по отношению друг к другу, и понятие абсолютного движения в вакууме не имеет смысла (принцип относительности, см. гл. XXII). Поэтому и формулы, описывающие явление Допплера, не. должны отличаться друг от друга для двух разобранных выше случаев, потому что иначе мы имели бы и в этом явлении принципиальную возможность констатировать абсолютное движение системы в вакууме, что противоречит принципу относительности. И действительно, если при выводе формул для расчета явления Допплера принять во внимание основные постулаты и следствия теории относительности, то мы получим для обоих случаев (движение источника и движение прибора) один и тот же результат, а именно [c.437]

Если на пути распространения световой волны оказывается какой-то предмет, волновой фронт искажается. Вследствие внесенного предметом рассеяния света волны, идущие от разных точек освещаемого предмета, будут иметь различные амплитуды и фазы. В. этих амплитудных и фазовых искажениях волнового фронта и заключена информация о форме предмета, в том числе и его объемное изображение.-Используя эти предпосьпки, Д. Габор предложил вместо изображения предмета регистрировать пространственную структуру самой волны света, а именно несущий информацию о предмете волновой фронт, и затем по этой записи восстанавливать изображение предмета. [c.9]

При произвольном относительно осей куба направлении распространения световой волны величина должна рассматриваться как х-проекция волнового вектора. Результат, аналогичный результату (2.4.2), будет справедлив также для двух других проекций волнового вектора k и fe ). Каждая проекция волнового вектора квантуется с шагом 2nlL. Таким образом, пространство волновых векторов (простран- [c.53]

В так называемых одноосных кристаллах существует только одно выделенное направление, называемое оптической осью, вдоль которого световые волны одинаковой длины распространяются с одной и той же скоростью независимо от направления колебаний их электрических полей. Величина этой скорости зависит только от частоты световых колебаний (явление дис-нерсии). При распространении световой волны по какому-либо направлению, не совпадающему с оптической осью, она распадается на две волны (обыкновенную и необыкновенную) со взаимно перпендикулярной направлениями колебаний их электрических полей. Вектор Еа обыкновенной волны колеблется перпендикулярно к главной плоскости кристалла, проходящей через луч и оптическую ось. Вектор необыкновенной волны колеблется в главной плоскости. Скорость распространения обыкновенной волны (Уо), а значит, и коэффициент преломления обыкновенного луча (по), одинаковы по всем направлениям в кристалле. Скорость распространения необыкновенной волны (Уе), а значит, и коэффициент преломления необыкновенного луча (ле), зависят от направления. [c.232]

В начале XIX в. идеи Гюйгенса начали превалировать над идеями Ньютона. Опыты по интерференции света, впервые поставленные Юнгом, было трудно и практически невозможно интерпретировать, исходя из корпускулярной теории. Френель развил тогда свою замечательную теорию упругого распространения световых волн, и с этого момента доверие к концепции Ньютона стало непрерывно уменьшаться. Одним из больших успехов Френеля было объяснение прямолинейного распространения света, интерпретация которого в теории испускания была чисто интуитивной. Когда две теории, основанные на идеях, кажущихся совершенно различными, объясняют с одинаковым изяществом одну и ту же экспериментально докаэан-ную истину, то всегда возникает вопрос, действительно ли противоположны обе точки зрения и не является ли эта противоположность лишь следствием того, что наши усилия синтезировать их оказались недостаточными. Такой вопрос не поднимался в эпоху Френеля представление о корпускулах света было признано наивным и отброшено. [c.642]

Распространение световых волн в слабонелинейной среде описывается неоднородным волновым ур-нием [c.296]

Первоначально Э. понимали как механич. среду, подобную упругому телу. Соответственно распространение световых волн уподоблялось распространению звука в упругой среде, а напряжённости электрич. и магн. полей отождествлялись с механич, натяжениями. Гипотеза меха-нич. Э. встретилась с большими трудностями. Так, по-перечность световых волн требовала от Э. свойств абсолютно твёрдого тела, но в то же время полностью отсутствовало сопротивление Э. движению небесных тел. Трудности механич. интерпретации Э, привели в кон. 19 в. к отказу от создания его механич, моделей. Нерюшённым оставался лишь вопрос об участии Э. в движении тел. Возникшие при этом трудности и противоречия были преодолены в созданной А. Эйнштейном спец. теории относительности, к-рая полностью сняла проблему Э., упразднив его (см. Относительности теория. Электродинамика движущихся сред). [c.644]

АЛ = О н /(Afe) = 1. Это возможно только в средах, необладающих дисперсией. В реальных же средах фазовые скорости v( С и ДД fe) < 1. Более того, при распространении, световых волн в среде величина А ft постоянно меняется. Поэтому фазовые соотношения между исходной волной и ее гармоникой сохраняются только на некоторой длине, называемой когерентной [c.780]

Метрической псевдодальностью называется величина zi, определяемая как произведение ti на скорость распространения световых волн в вакууме [3.2, 3.3] [c.65]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...