Электромагнитная природа света

Конспект по физике для 9 класса «Поперечность световых волн. Электромагнитная природа света». К какому виду волн принадлежат световые волны. Какие существуют устройства, позволяющие изучать световые волны. Нужна ли особая среда для распространения света. Какова истинная природа света.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Поперечность световых волн.
Электромагнитная природа света

Природа света достаточно сложна. Вы знаете, что для распространения механических волн обязательно нужна среда, обладающая необходимыми упругими свойствами. Означает ли это, что свет тоже упругая волна и для его распространения нужна особая среда? Иначе как можно объяснить распространение света Солнца и далёких звёзд через бездну космического пространства, где отсутствует обычное вещество?

ПОПЕРЕЧНОСТЬ СВЕТОВЫХ ВОЛН

Чтобы разобраться в особенностях распространения света, вспомним, какие виды механических волн существуют. Вы уже знаете, что в твёрдых телах, жидкостях и газах могут распространяться продольные волны, поскольку для их существования в среде должны возникать упругие деформации сжатия и растяжения. Поперечные же волны могут распространяться только в твёрдых телах, в которых возникают упругие деформации сдвига.

Рассмотрим в этой связи опыт по прохождению поперечной волны, возбуждаемой на упругом шнуре, через две решётки из параллельных брусьев, расположенных в одном случае вертикально, а в другом — горизонтально. Видно, что волны, образованные на шнуре, свободно пройдут через две решётки в том случае, если колебания частиц шнура будут совершаться в вертикальной плоскости параллельно щелям между брусьями.

Но если брусья второй решётки горизонтальны, то они полностью погасят вертикальную поперечную волну. Подчеркнём, что подобная задержка волн характерна только для поперечных волн и только в том случае, когда направление колебаний перпендикулярно к щелям препятствия.

Возможна ли аналогичная проверка на поперечность для световых волн? Конечно, да, поскольку имеются устройства, называемые поляризационными фильтрами, принцип действия которых отдалённо напоминает действие решётки. Устройство фильтра таково, что он способен пропускать световые волны лишь в том случае, если направление колебаний совпадает с некоторым направлением в плоскости фильтра. Назовём это направление осью фильтра.

Если солнечный луч направить перпендикулярно плоскости фильтра, то, на первый взгляд, не произойдёт ничего существенного: свет проходит при любой ориентации оси фильтра, лишь его яркость несколько уменьшается. На самом деле это не так: в волне, прошедшей через фильтр, колебания будут осуществляться только в направлении, параллельном оси фильтра.

Поместим теперь за первым фильтром второй так, чтобы их оси были параллельны. Как показывает опыт, в этом случае свет проходит свободно через оба фильтра. При этом наблюдается полная аналогия с прохождением поперечной волны на шнуре через решётки с параллельными брусьями.

Если же изменить ориентацию осей фильтров, сделав их взаимно перпендикулярными, то второй фильтр полностью задерживает прохождение света. Это означает, что световая волна является поперечной.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПРИРОДА СВЕТА

Вместе с тем, оставался один вопрос, который на протяжении почти трёх столетий волновал умы учёных: если свет — волна, то для его распространения необходима среда. Более того, если свет — поперечная волна, то среда должна быть твёрдой. Эта необычная и невидимая упругая среда, которая должна заполнять всё мировое пространство, получила название светоносного эфира. Одна из парадоксальных особенностей, которыми был наделён эфир, заключалась в том, что, способствуя распространению света, он не должен был оказывать сопротивления движению материальных тел, например звёзд и планет.

Взгляды на природу света начали радикально меняться начиная со второй половины XIX в., после создания Дж. Максвеллом теории электромагнетизма. Максвелл теоретически доказал возможность существования электромагнитных волн, способных распространяться в пустоте. Из теории Максвелла также следовало, что электромагнитные волны являются поперечными, и скорость их распространения в вакууме должна быть равна скорости света. Это позволило Максвеллу предположить, что свет представляет собой электромагнитные волны.

Электромагнитная теория света получила своё экспериментальное подтверждение после открытия Г. Герцем электромагнитных волн. При этом Герц опытным путём доказал, что электромагнитным волнам, как и световым, присущи явления отражения, преломления, интерференции и дифракции.

Если свет обладает электромагнитной природой, то для его распространения не нужна гипотетическая среда, обладающая столь необычными свойствами и называемая эфиром.

ИНФРАКРАСНОЕ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Видимый свет представляет собой лишь небольшой диапазон электромагнитных волн, существующих в природе. Длины волн видимого света заключены в интервале от 0,4 мкм (фиолетовый свет) до примерно 0,7 мкм (красный свет).

Электромагнитные волны с длинами волн менее 0,4 мкм и примерно до 10 нм называют ультрафиолетовым излучением. Этот вид излучения не воспринимается глазом, но оказывает сильное химическое и биологическое действие.

Электромагнитные волны с длинами волн от 0,7 мкм до примерно 2 мм называют инфракрасным излучением. Оно испускается нагретыми телами, и часто его называют тепловым излучением.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Поперечность световых волн. Электромагнитная природа света»: К какому виду волн принадлежат световые волны. Какие существуют устройства, позволяющие изучать световые волны. Нужна ли особая среда для распространения света. Какова истинная природа света. ВСПОМНИТЕ: Какие виды механических волн существуют? Что такое электромагнитные волны?

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *