Ang puting liwanag bilang isang electromagnetic wave ay binubuo ng. Ang liwanag ay parang electromagnetic wave. Bilis ng liwanag. Panghihimasok ng liwanag: karanasan ni Jung; mga kulay ng manipis na pelikula

Ang liwanag ay isang anyo ng enerhiya na nakikita ng mata ng tao na ibinubuga sa pamamagitan ng paggalaw ng mga sisingilin na particle.

Ang sikat ng araw ay may mahalagang papel sa buhay ng wildlife. Ito ay kinakailangan para sa paglago ng halaman. Ang mga halaman ay nagko-convert ng enerhiya mula sa sikat ng araw sa anyo ng kemikal sa pamamagitan ng proseso ng photosynthesis. Langis, karbon at natural na gas ay ang mga labi ng mga halaman na nabuhay milyun-milyong taon na ang nakalilipas. Masasabi nating ito ang enerhiya ng na-convert na sikat ng araw.

Napatunayan ng mga siyentipiko sa pamamagitan ng mga eksperimento na kung minsan ang liwanag ay kumikilos tulad ng isang butil at sa ibang pagkakataon ay parang alon. Noong 1900 teoryang quantum Pinagsama ni Max Planck ang dalawang pang-agham na pananaw sa liwanag. At sa modernong pisika ang ilaw ay itinuturing na transverse mga electromagnetic wave, nakikitang tao, na ibinubuga ng light quanta (photon) - mga particle na walang masa at gumagalaw nang mabilis

Mga katangian ng liwanag

Tulad ng anumang alon, ang liwanag ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng haba (λ), dalas (υ) at bilis ng pagpapalaganap sa anumang daluyan (v). Ang ugnayan sa pagitan ng mga dami na ito ay ipinapakita ng formula:

Ang nakikitang liwanag ay nasa hanay ng wavelength electromagnetic radiation mula sa m (sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng wavelength: violet, blue, green, yellow, orange, red). Ang dalas ng isang light wave ay nauugnay sa kulay nito.

Kapag ang isang light wave ay pumasa mula sa isang vacuum patungo sa isang medium, ang haba at bilis ng pagpapalaganap nito ay nananatiling hindi nagbabago;

n ay ang refractive index ng medium, c ay ang bilis ng liwanag sa vacuum.

Dapat tandaan na ang bilis ng liwanag:

• sa isang vacuum ay isang unibersal na pare-pareho sa lahat ng mga sistema ng pag-uulat;
• sa isang daluyan ay palaging mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa isang vacuum;
• depende sa daluyan kung saan ito dumadaan;
• sa isang vacuum ay palaging mas malaki kaysa sa bilis ng anumang particle na may masa.

Wave kalikasan ng liwanag

Ang likas na alon ng liwanag ay unang inilarawan sa pamamagitan ng diffraction at interference na mga eksperimento. Tulad ng lahat ng electromagnetic waves, ang liwanag ay maaaring maglakbay sa isang vacuum, maipakita at ma-refract. Ang transverse na katangian ng liwanag ay ipinapakita sa pamamagitan ng hindi pangkaraniwang bagay ng polariseysyon.

Panghihimasok

Ang mga light wave na may pare-parehong phase difference at parehong frequency ay gumagawa ng nakikitang interference effect kapag ang resultang wave ay lumakas o humina.

Isa si Isaac Newton sa mga unang siyentipiko na nag-aral ng phenomenon ng interference. Sa kanyang sikat na eksperimento"Newton's rings" ikinonekta niya ang isang convex lens na may malaking radius ng curvature sa isang flat glass plate. Kung isasaalang-alang natin ito optical system sa pamamagitan ng masasalamin sikat ng araw, isang serye ng concentric na liwanag at madilim na may mataas na kulay na mga bilog ng liwanag ay sinusunod. Lumilitaw ang mga singsing dahil sa isang manipis na layer ng hangin sa pagitan ng lens at ng plato. Ang liwanag na makikita mula sa itaas at ibabang ibabaw ng salamin ay nakakasagabal at nagbibigay ng maximum na interference sa anyo ng mga light ring, at isang minimum sa anyo ng dark ring.

Diffraction

Ang diffraction ay ang pagyuko ng isang magaan na alon sa paligid ng mga hadlang. Ang kababalaghan ay maaaring maobserbahan kapag ang laki ng balakid ay maihahambing sa haba ng daluyong. Kung ang bagay ay mas mahaba kaysa sa wavelength ng pinagmumulan ng liwanag, ang kababalaghan ay halos hindi nakikita.

Ang resulta ng diffraction ay alternating color at dark bands ng light or concentric circles. Ang optical effect na ito ay nangyayari bilang resulta ng katotohanan na ang mga alon na umiikot sa isang balakid ay nakakasagabal. Ang larawang ito ay ginawa ng liwanag na naaaninag mula sa ibabaw ng isang compact disc.

Gymnasium 144

Abstract

Bilis ng liwanag.

Panghihimasok ng liwanag.

Nakatayo na mga alon.

mag-aaral sa ika-11 baitang

Korchagin Sergei

St. Petersburg 1997.

Ang liwanag ay isang electromagnetic wave.

Noong ika-17 siglo, dalawang teorya ng liwanag ang lumitaw: wave at corpuscular. Ang corpuscular1 theory ay iminungkahi ni Newton, at ang wave theory ni Huygens. Ayon sa mga ideya ni Huygens, ang liwanag ay mga alon na nagpapalaganap sa isang espesyal na daluyan - eter, na pinupuno ang lahat ng espasyo. Dalawang teorya mahabang panahon umiral nang magkatulad. Kapag ang isa sa mga teorya ay hindi nagpaliwanag ng isang kababalaghan, ito ay ipinaliwanag ng isa pang teorya. Halimbawa, ang rectilinear propagation ng liwanag, na humahantong sa pagbuo ng matalim na anino, ay hindi maipaliwanag batay sa teorya ng alon. Gayunpaman, sa maagang XIX siglo, natuklasan ang mga phenomena gaya ng diffraction2 at interference3, na nagbigay ng ideya na sa wakas ay natalo na ng wave theory ang corpuscular theory. Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ipinakita ni Maxwell na ang liwanag ay espesyal na kaso electromagnetic waves. Ang mga gawang ito ay nagsilbing pundasyon para sa electromagnetic theory ng liwanag. Gayunpaman, sa simula ng ika-20 siglo ay natuklasan na kapag ang liwanag ay ibinubuga at hinihigop, ito ay kumikilos tulad ng isang stream ng mga particle.

^ Bilis ng liwanag.

Mayroong ilang mga paraan upang matukoy ang bilis ng liwanag: astronomical at laboratoryo pamamaraan.

Ang bilis ng liwanag ay unang sinukat ng Danish na siyentipiko na si Roemer noong 1676, gamit ang astronomical na pamamaraan. Inorasan niya ang oras na ang pinakamalaki sa mga buwan ng Jupiter, si Io, ay nasa anino ng napakalaking planetang ito. Si Roemer ay gumawa ng mga sukat sa sandaling ang ating planeta ay pinakamalapit sa Jupiter, at sa sandaling tayo ay medyo (sa astronomical terms) na malayo sa Jupiter. Sa unang kaso, ang agwat sa pagitan ng mga paglaganap ay 48 oras 28 minuto. Sa pangalawang kaso, ang satellite ay nahuli ng 22 minuto. Mula dito ay napagpasyahan na ang liwanag ay nangangailangan ng 22 minuto upang maglakbay sa distansya mula sa nakaraang obserbasyon hanggang sa kasalukuyang obserbasyon. Alam ang distansya at oras ng pagkaantala ng Io, kinakalkula niya ang bilis ng liwanag, na naging napakalaking, humigit-kumulang 300,000 km/s4.

Sa kauna-unahang pagkakataon, ang bilis ng liwanag ay sinusukat sa pamamagitan ng pamamaraang laboratoryo ng French physicist na si Fizeau noong 1849. Nakakuha siya ng halaga para sa bilis ng liwanag na katumbas ng 313,000 km/s.

Ayon sa modernong data, ang bilis ng liwanag ay 299,792,458 m/s ±1.2 m/s.

^ Panghihimasok ng liwanag.

Medyo mahirap makakuha ng larawan ng interference ng light waves. Ang dahilan nito ay iyon liwanag na alon, inilabas iba't ibang mga mapagkukunan, ay hindi pare-pareho sa isa't isa. Dapat silang magkaroon ng parehong mga wavelength at isang pare-parehong pagkakaiba sa phase sa anumang punto sa espasyo5. Ang pagkakapantay-pantay ng mga wavelength ay madaling makamit gamit ang mga light filter. Ngunit imposibleng makamit ang isang pare-parehong pagkakaiba sa bahagi, dahil sa katotohanan na ang mga atomo mula sa iba't ibang mga mapagkukunan ay naglalabas ng liwanag nang nakapag-iisa sa bawat isa6.

Gayunpaman, ang interference ng liwanag ay maaaring obserbahan. Halimbawa, ang rainbow iridescence ng mga kulay sa bula ng sabon o sa isang manipis na pelikula ng kerosene o langis sa tubig. Ang Ingles na siyentipiko na si T. Jung ay ang unang dumating sa napakatalino na ideya na ang kulay ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga alon, na ang isa ay makikita mula sa panlabas na ibabaw, at ang isa pang ¾ mula sa panloob. Sa kasong ito, nangyayari ang interference ng mga light wave. Ang resulta ng interference ay depende sa anggulo ng saklaw ng liwanag sa pelikula, ang kapal at wavelength nito.

^ Nakatayo na mga alon.

Napansin na kung i-ugoy mo ang isang dulo ng lubid na may tamang napiling dalas (ang kabilang dulo nito ay naayos), pagkatapos ay isang tuluy-tuloy na alon ay tatakbo patungo sa nakapirming dulo, na pagkatapos ay makikita sa pagkawala ng kalahating alon. Ang interference sa pagitan ng insidente at ang mga naaninag na alon ay magreresulta sa isang nakatayong alon na tila nakatigil. Ang katatagan ng alon na ito ay nakakatugon sa kondisyon:

L=nl/2, l=u/n, L=nu/n,

Kung saan L ¾ haba ng lubid; n ¾ 1,2,3, atbp.; u ¾ ang bilis ng pagpapalaganap ng alon, na nakasalalay sa pag-igting ng lubid.

Ang mga nakatayong alon ay nasasabik sa lahat ng mga katawan na may kakayahang mag-oscillating.

Ang pagbuo ng mga nakatayong alon ay isang resonant phenomenon na nangyayari sa resonant o natural na frequency ng isang katawan. Ang mga punto kung saan kinansela ang interference ay tinatawag na mga node, at ang mga punto kung saan pinahusay ang interference ay tinatawag na antinodes.

Banayad na ¾ electromagnetic wave…………………………………..2

Bilis ng liwanag……………………………………………………2

Panghihimasok ng liwanag………………………………………………………………….3

Mga tumatayong alon………………………………………………………………3

Physics 11 (G.Ya.Myakishev B.B.Bukhovtsev)

Physics 10 (N.M.Shakhmaev S.N.Shakhmaev)

Mga pangunahing tala at mga gawain sa pagsubok (G.D. Luppov)

1 Ang salitang Latin na “corpuscle” na isinalin sa Russian ay nangangahulugang “particle”.

2 Ang liwanag ay yumuyuko sa mga hadlang.

3 Ang phenomenon ng pagpapalakas o pagpapahina ng liwanag kapag ang mga light beam ay nakapatong.

4 Si Roemer mismo ay nakakuha ng halaga na 215,000 km/s.

5 Ang mga alon na may parehong haba at pare-pareho ang pagkakaiba ng bahagi ay tinatawag na magkakaugnay.

6 Ang tanging pagbubukod ay ang quantum light sources ¾ lasers.

7 Ang pagdaragdag ng dalawang alon, bilang isang resulta kung saan ang isang matagal na pagtindi o pagpapahina ng mga nagresultang liwanag na panginginig ng boses ay naobserbahan sa iba't ibang mga punto sa kalawakan.

Mula sa teorya electromagnetic field, na binuo ni J. Maxwell, ito ay sumunod: ang mga electromagnetic wave ay nagpapalaganap sa bilis ng liwanag - 300,000 km/s, na ang mga alon na ito ay nakahalang, tulad ng mga light wave. Iminungkahi ni Maxwell na ang ilaw ay isang electromagnetic wave. Ang hulang ito ay nakumpirma sa paglaon sa pamamagitan ng eksperimento.

Tulad ng mga electromagnetic wave, ang pagpapalaganap ng liwanag ay sumusunod sa parehong mga batas:

Batas ng rectilinear propagation ng liwanag. Sa isang transparent, homogenous na daluyan, ang liwanag ay naglalakbay sa mga tuwid na linya. Nakakatulong ang batas na ito na ipaliwanag kung paano nangyayari ang solar at lunar eclipses.

Kapag bumagsak ang liwanag sa interface sa pagitan ng dalawang media, ang bahagi ng liwanag ay makikita sa unang daluyan, at ang bahagi ay pumasa sa pangalawang daluyan, kung ito ay transparent, binabago ang direksyon ng pagpapalaganap nito, ibig sabihin, ito ay na-refracted.

PAKIKALAKI NG LIWANAG

Ipagpalagay natin na ang dalawang monochromatic light wave, na nakapatong sa isa't isa, ay nagpapasigla sa mga panginginig ng boses sa parehong direksyon sa isang tiyak na punto sa espasyo: x 1 = A 1 cos(t +  1) at x 2 = A 2 cos(t +  2). Sa ilalim X maunawaan ang boltahe ng kuryente E o magnetic H mga patlang ng alon; vectors E at H oscillate sa magkabilang patayo na mga eroplano (tingnan ang § 162). Ang mga lakas ng electric at magnetic field ay sumusunod sa prinsipyo ng superposition (tingnan ang § 80 at 110). Amplitude ng resultang oscillation sa isang naibigay na punto A 2 = A 2 l + A 2 2 + 2A 1 A 2 cos( 2 - 1) (tingnan ang 144.2)). Dahil ang mga alon ay magkakaugnay, kung gayon ang cos( 2 -  1) ay may pare-parehong halaga sa oras (ngunit sarili nito para sa bawat punto sa espasyo), samakatuwid ang intensity ng resultang alon (1 ~ A 2)

Sa mga punto sa espasyo kung saan cos( 2 -  1) > 0, intensity I > I 1 + I 2, kung saan cos( 2 -  1) < Oh intensity ko< I 1 +I 2 . Следовательно, при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение luminous flux, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang maxima sa ilang mga lugar at minima sa intensity sa iba. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na light interference.

Para sa mga incoherent wave, ang pagkakaiba ( 2 -  1) ay patuloy na nagbabago, samakatuwid ang time-averaged value ng cos( 2 - 1) ay katumbas ng zero, at ang intensity ng resultang wave ay pareho saanman at sa I 1 = ako 2 katumbas ng 2I 1 (para sa magkakaugnay na alon sa ibinigay na kondisyon sa maxima I = 4I 1 at minima I = 0).

Paano tayo makakalikha ng mga kondisyong kinakailangan para mangyari ang interference ng mga light wave? Upang makakuha ng magkakaugnay na mga alon ng liwanag, ang paraan ng paghahati ng isang alon na ibinubuga ng isang pinagmulan sa dalawang bahagi ay ginagamit, na, pagkatapos na dumaan sa iba't ibang mga optical path magkakapatong sa isa't isa at may naobserbahang pattern ng interference.

Hayaang maganap ang paghihiwalay sa dalawang magkakaugnay na alon sa isang tiyak na punto O . To the point M, kung saan may sinusunod na pattern ng interference, isang wave sa isang medium na may refractive index n 2 dumaan sa daan s 1 , ang pangalawa - sa isang medium na may refractive index n 2 - landas s 2. Kung sa punto TUNGKOL SA ang oscillation phase ay katumbas ng t , pagkatapos ay sa punto M ang unang alon ay magpapasigla sa oscillation A 1 cos(t – s 1 /v 1) , pangalawang alon - oscillation A 2 cos(t – s 2 /v 2) , kung saan ang v 1 = c/n 1, v 2 = c/n 2 - bilis ng phase ng una at pangalawang alon, ayon sa pagkakabanggit. Ang pagkakaiba sa mga yugto ng mga oscillation na nasasabik ng mga alon sa isang punto M, katumbas ng

(isaalang-alang na /s = 2v/s = 2 0 kung saan ang  0 ay ang wavelength sa vacuum). Produkto ng geometric na haba s ang landas ng isang light wave sa isang naibigay na medium sa pamamagitan ng refractive index n ng medium na ito ay tinatawag na optical path length L , a  = L 2 – L 1 - ang pagkakaiba sa optical na haba ng mga landas na dinadaanan ng mga alon - ay tinatawag na optical path difference. Kung ang pagkakaiba ng optical path ay katumbas ng isang integer na bilang ng mga wavelength sa vacuum

tapos  = ± 2m , M ang parehong mga alon ay magaganap sa parehong yugto. Samakatuwid, ang (172.2) ay ang kundisyon para sa maximum na interference.

Kung ang optical path pagkakaiba

pagkatapos ay  = ±(2m + 1) , at mga oscillations na nasasabik sa punto M ang parehong mga alon ay magaganap sa antiphase. Samakatuwid, (172.3) ang kundisyon para sa pinakamababang interference.

APLIKASYON NG LIGHT INTERFERENCE

Ang phenomenon ng interference ay dahil sa wave nature ng liwanag; ang mga quantitative pattern nito ay nakasalalay sa wavelength Do- Samakatuwid, ang phenomenon na ito ay ginagamit upang kumpirmahin ang wave nature ng liwanag at upang sukatin ang wavelength (interference spectroscopy).

Ang phenomenon ng interference ay ginagamit din upang mapabuti ang kalidad ng mga optical device (coating of optics) at para makakuha ng highly reflective coatings. Ang pagdaan ng liwanag sa bawat refractive surface ng lens, halimbawa sa pamamagitan ng glass-air interface, ay sinamahan ng reflection ng 4% ng incident flux (kapag ang glass refractive body ay nagpapakita ng 1.5). kasi modernong mga lente naglalaman ng malaking bilang lens, ang bilang ng mga reflection sa mga ito ay malaki, at samakatuwid ang pagkawala ng liwanag na pagkilos ng bagay ay malaki. Kaya, ang intensity ng transmitted light ay humina at ang aperture ratio optical device bumababa. Bilang karagdagan, ang mga pagmuni-muni mula sa mga ibabaw ng lens ay humahantong sa liwanag na nakasisilaw, na kadalasan ay (halimbawa, sa kagamitang militar) inaalis ang maskara sa posisyon ng device.

Upang maalis ang mga nabanggit na pagkukulang isagawa ang tinatawag na paliwanag ng optika. Upang gawin ito, ang mga manipis na pelikula na may refractive index na mas mababa kaysa sa materyal ng lens ay inilalapat sa mga libreng ibabaw ng mga lente. Kapag ang liwanag ay naaninag mula sa air-film at film-glass interface, ang interference ng magkakaugnay na sinag 1 at 2" ay nangyayari (Larawan 253).

Anti-reflective na layer

Kapal ng pelikula d at ang mga refractive index ng salamin n c at film n ay maaaring mapili upang ang mga alon na sinasalamin mula sa magkabilang ibabaw ng pelikula ay kanselahin ang isa't isa. Upang gawin ito, ang kanilang mga amplitudes ay dapat na pantay, at ang pagkakaiba sa optical path ay dapat na katumbas ng - (tingnan ang (172.3)). Ang pagkalkula ay nagpapakita na ang amplitudes ng mga sinasalamin na sinag ay pantay-pantay kung

(175.1)

Dahil n c, n at ang refractive index ng hangin n 0 ay nakakatugon sa mga kondisyon n c > n > n 0, pagkatapos ay ang pagkawala ng kalahating alon ay nangyayari sa parehong ibabaw; kaya ang pinakamababang kundisyon (ipinapalagay namin na ang ilaw ay karaniwang pangyayari, ibig sabihin, I = 0)

saan nd- kapal ng optical film. Karaniwan ay kumukuha kami ng m = 0, pagkatapos

Kaya, kung ang kondisyon (175.1) ay nasiyahan at ang optical na kapal ng pelikula ay katumbas ng  0 /4, kung gayon bilang resulta ng interference, ang pagsugpo sa mga sinasalamin na sinag ay sinusunod. Dahil imposibleng makamit ang sabay-sabay na pagsugpo para sa lahat ng wavelength, kadalasang ginagawa ito para sa wavelength na pinaka madaling kapitan sa mata  0  0.55 µm. Samakatuwid, ang mga lente na may pinahiran na optika ay may mala-bughaw-pulang tint.

Ang paglikha ng mataas na reflective coatings ay naging posible lamang sa batayan multipath interference. Hindi tulad ng double-beam interference, na isinasaalang-alang namin sa ngayon, multi-beam interference ay nangyayari kapag ang isang malaking bilang ng magkakaugnay na light beam ay nakapatong. Malaki ang pagkakaiba ng pamamahagi ng intensity sa pattern ng interference; ang interference maxima ay makabuluhang mas makitid at mas maliwanag kaysa kapag ang dalawang magkakaugnay na light beam ay nakapatong. Kaya, ang nagresultang amplitude ng mga light oscillations ng parehong amplitude sa intensity maxima, kung saan ang karagdagan ay nangyayari sa parehong yugto, sa N beses na mas malaki, at ang intensity ay N 2 beses na higit pa sa isang sinag (N - bilang ng mga nakakasagabal na beam). Tandaan na upang mahanap ang resultang amplitude ito ay maginhawang gamitin graphical na pamamaraan, gamit ang rotating amplitude vector method (tingnan ang § 140). Ang multipath interference ay nangyayari sa isang diffraction grating (tingnan ang § 180).

Maaaring makamit ang multipath interference sa multilayer system alternating films na may iba't ibang mga tagapagpahiwatig repraksyon (ngunit may parehong optical na kapal, katumbas ng  0 /4), na inilapat sa mapanimdim na ibabaw (Larawan 254). Maaari itong ipakita na sa interface ng pelikula (sa pagitan ng dalawang ZnS layer na may malaking refractive index n 1 mayroong isang cryolite film na may mas mababang refractive index n 2) ang isang malaking bilang ng mga sinasalamin na nakakasagabal na mga sinag ay lumitaw, na, na may isang optical na kapal ng mga pelikula  0 / 4, ay magkaparehong tumindi, ibig sabihin, ang pagtaas ng koepisyent ng pagmuni-muni. Tampok na katangian tulad ng isang mataas na mapanimdim sistema ay na ito ay nagpapatakbo sa isang napaka makitid parang multo rehiyon, at kung ano mas mataas na koepisyent reflections, mas makitid ang lugar na ito. Halimbawa, ang isang sistema ng pitong pelikula para sa 0.5 µm na rehiyon ay nagbibigay ng reflectance ng   96% (na may transmittance na  3.5% at isang absorption coefficient<0,5%). Подобные отражатели применяются в лазерной технике, а также используются для создания интерференционных светофильтров (узкополосных оптических фильтров).

Ang phenomenon ng interference ay ginagamit din sa napakatumpak na mga instrumento sa pagsukat na tinatawag na interferometer. Ang lahat ng mga interferometer ay batay sa parehong prinsipyo at naiiba lamang sa disenyo. Sa Fig. 255 ay nagpapakita ng pinasimple na diagram ng Michelson interferometer.

Monochromatic na ilaw mula sa pinagmulan S nahuhulog sa isang anggulo na 45° papunta sa isang plane-parallel plate na P 1 . Ang gilid ng record ay malayo sa S , silvered at translucent, hinahati ang beam sa dalawang bahagi: beam 1 (sumumalamin mula sa silvered layer) at beam 2 (dumadaan sa veto). Sinasalamin ang sinag 1 mula sa salamin M 1 at, pagbabalik, muling dumaan sa plato P 1 (beam l"). Ang Beam 2 ay pumupunta sa salamin M 2, naaaninag mula rito, bumabalik at nasasalamin mula sa plato P 1 (beam 2). Dahil ang una sa mga sinag ay dumadaan sa plato P 1 dalawang beses, pagkatapos ay upang mabayaran ang nagresultang pagkakaiba sa landas, ang plate P 2 ay inilalagay sa landas ng pangalawang beam (eksaktong kapareho ng P 1 , hindi lamang natatakpan ng isang patong ng pilak).

Sinag 1 at 2" ay magkakaugnay; samakatuwid, ang interference ay makikita, ang resulta nito ay depende sa optical difference sa path ng beam 1 mula sa point O sa salamin M 1 at beam 2 mula sa punto O sa salamin M 2. Kapag ang isa sa mga salamin ay inilipat sa layo na  0 /4, ang pagkakaiba sa landas ng parehong sinag ay tataas ng  0 /2 at ang pag-iilaw ng visual field ay magbabago. Dahil dito, sa pamamagitan ng isang bahagyang pag-aalis ng pattern ng interference, maaaring hatulan ng isa ang maliit na paggalaw ng isa sa mga salamin at gumamit ng Michelson interferometer para sa tumpak (mga 10 -7 m) na pagsukat ng mga haba (pagsukat ng haba ng mga katawan, wavelength ng liwanag , pagbabago sa haba ng isang katawan na may pagbabago sa temperatura (interference dilatometer)) .

Ang Russian physicist na si V.P. Linnik (1889-1984) ay gumamit ng operating principle ng isang Michelson interferometer upang lumikha ng isang microinterferometer (isang kumbinasyon ng isang interferometer at isang mikroskopyo) na ginagamit upang kontrolin ang kalinisan ng paggamot sa ibabaw.

Ang mga interferometer ay napakasensitibong mga optical na instrumento na ginagawang posible upang matukoy ang mga menor de edad na pagbabago sa refractive index ng mga transparent na katawan (mga gas, likido at solids) depende sa presyon, temperatura, mga impurities, atbp. Ang ganitong mga interferometer ay tinatawag na interference refractometers. Sa landas ng mga nakakasagabal na beam mayroong dalawang magkaparehong cuvettes ng haba l, ang isa ay napuno, halimbawa, ng isang gas na may kilala (n 0), at ang isa ay may hindi kilalang (n z) na mga indeks ng repraktibo. Ang karagdagang pagkakaiba sa optical path na nagmumula sa pagitan ng mga nakakasagabal na beam  = (n z – n 0) l. Ang pagbabago sa pagkakaiba ng landas ay hahantong sa pagbabago sa mga gilid ng interference. Ang pagbabagong ito ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng halaga

kung saan ang m 0 ay nagpapakita sa pamamagitan ng kung anong bahagi ng interference fringe width ang interference pattern ay lumipat. Pagsukat ng halaga m 0 na may kilala l, m 0 at , maaari mong kalkulahin ang nz, o ang pagbabago nz - n 0. Halimbawa, kapag ang pattern ng interference ay inilipat ng 1/5 ng banda sa l= 10 cm at  = 0.5 µm (n z – n 0) = 10 -6, ibig sabihin. Ginagawang posible ng mga interference refractometer na sukatin ang mga pagbabago sa refractive index na may napakataas na katumpakan (hanggang 1/1,000,000).

Ang mga aplikasyon ng mga interferometer ay lubhang magkakaibang. Bilang karagdagan sa itaas, ginagamit ang mga ito upang pag-aralan ang kalidad ng pagmamanupaktura ng mga optical na bahagi, sukatin ang mga anggulo, pag-aralan ang mabilis na proseso na nagaganap sa hangin na dumadaloy sa paligid ng sasakyang panghimpapawid, atbp. Gamit ang isang interferometer, si Michelson ang unang naghambing ng internasyonal na pamantayang metro sa ang haba ng isang karaniwang light wave. Ginamit din ang mga interferometer upang pag-aralan ang pagpapalaganap ng liwanag sa mga gumagalaw na katawan, na humantong sa mga pangunahing pagbabago sa mga ideya tungkol sa espasyo at oras.

Sa modernong pisika, ang liwanag ay inilarawan bilang alinman sa mga electromagnetic wave o photon.

2.5.1. Mga electromagnetic wave

Ang mga electromagnetic wave ay nagsasangkot ng kumbinasyon ng mga electric at magnetic field. Isaalang-alang natin ang isang electric charge. Lumilikha ito ng isang electric field sa paligid nito. Kung gumagalaw ang isang singil, lumilikha ito ng magnetic field. Ito ay ipinakita sa teorya at eksperimento na nakumpirma na ang mga electric at magnetic field na ito ay nagsasama upang makagawa ng isang kaguluhan na kumakalat sa kalawakan at tinatawag na electromagnetic wave. Ang alon na ito ay nagpapalaganap sa sarili dahil ang pagbabago ng electric field ay nagdudulot ng pagbabago sa magnetic field, na pagkatapos ay nagdudulot ng panibagong pagbabago sa electric field, atbp. Kaya, mayroong patuloy na pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng electric at magnetic field.

Kapag ang isang electromagnetic wave ay tumama sa bagay, ang mga electric at magnetic field nito ay nagiging sanhi ng mga sisingilin na particle ng bagay na iyon upang mag-oscillate sa parehong paraan tulad ng sa orihinal na alon. Ito ay nagpapahintulot sa enerhiya na mailipat sa pamamagitan ng isang materyal nang hindi ginagalaw ang bagay mismo. Ang lahat ng mga electromagnetic wave ay may mga sumusunod na katangian.

Ang mga ito ay nilikha sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil.

Ang mga ito ay mga transverse wave kung saan ang mga electric at magnetic field ay magkaparehong patayo at patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga alon.

Hindi sila nangangailangan ng anumang materyal upang magpalaganap, ngunit maaaring magpalaganap sa pamamagitan ng materyal nang walang gumagalaw na bagay.

Lahat sila ay gumagalaw sa libreng espasyo sa parehong bilis, na tinatawag na bilis ng liwanag.

Ang pag-uugali ng mga electromagnetic wave ay inilarawan sa dami ng mga equation ni Maxwell, ngunit ang kanilang pagsasaalang-alang ay lampas sa saklaw ng aklat na ito, kung saan tayo ay tumutuon sa mga praktikal na aplikasyon sa halip na abstract na teorya.

2.5.2. Mga photon

Ang mga photon ay itinuturing na mga discrete particle ng electromagnetic energy. Iminungkahi ni Planck na ang enerhiya ay ibinubuga sa mga pagsabog na tinatawag na "quanta", kung saan ang dami ng enerhiya ay proporsyonal sa dalas. Ito ay ipinahayag ng pormula

saan h- Ang pare-pareho ng Planck (6.63 x 10 -34 Joule/seg.).

Ang quantum ng liwanag ay tinatawag na photon. Ang photon ay may ilang mga katangian ng isang particle dahil ito ay discrete at may hangganan. Ang liwanag, gayunpaman, ay isang alon din, tulad ng makikita sa mga epekto ng diffraction at interference. Kaya, lumalabas na ang liwanag ay parehong particle at wave. Ito ay isang kontradiksyon dahil ang isang particle ay may hangganan at discrete, samantalang ang isang alon ay walang katapusan at tuluy-tuloy. Tinitingnan ng mga physicist ang parehong mga teorya bilang komplementaryo sa isa't isa, ngunit hindi ilapat ang mga ito nang sabay-sabay. Ang epektong ito ay kilala bilang particle-wave duality ng liwanag, at ang parehong mga pisikal na modelo ay pantay na wasto at kapaki-pakinabang sa paglalarawan ng iba't ibang optical effect. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang parehong mga modelo ay may mga bahagi na hindi sumasang-ayon sa bawat isa.

Ang liwanag, sa anyo ng mga photon o alon, ay naglalakbay sa libreng espasyo sa bilis na humigit-kumulang 300,000 km/s (3 x 10 8 m/s). Maraming epekto ang mas mauunawaan sa pamamagitan ng pag-iisip ng liwanag bilang mga sinag na naglalakbay sa mga tuwid na linya sa pagitan o sa pamamagitan ng mga optical na bahagi. Nagbabago ang mga sinag (naaninag, na-refracte, nakakalat, atbp.) sa mga optical surface ng mga device. Ang optical na pag-uugali na ito

Ayon sa teorya ng alon, ang ilaw ay isang electromagnetic wave.

Nakikitang radiation(nakikitang liwanag) - electromagnetic radiation na direktang nakikita ng mata ng tao, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga wavelength sa hanay na 400 - 750 nm, na tumutugma sa frequency range 0.75 10 15 - 0.4 10 15 Hz. Ang mga ilaw na paglabas ng iba't ibang mga frequency ay nakikita ng mga tao bilang iba't ibang kulay.

Infrared radiation– electromagnetic radiation, na sumasakop sa spectral na rehiyon sa pagitan ng pulang dulo ng nakikitang liwanag (na may wavelength na humigit-kumulang 0.76 microns) at short-wave radio emission (na may wavelength na 1-2 mm). Ang infrared radiation ay lumilikha ng pakiramdam ng init, kaya naman madalas itong tinatawag na thermal radiation.

Ultraviolet radiation– electromagnetic radiation na hindi nakikita ng mata, na sumasakop sa spectral na rehiyon sa pagitan ng nakikita at x-ray radiation sa loob ng mga wavelength mula 400 hanggang 10 nm.

Mga electromagnetic wave– electromagnetic oscillations (electromagnetic field) na kumakalat sa espasyo na may hangganan na bilis depende sa mga katangian ng medium (sa vacuum - 3∙10 8 m/s). Ang mga tampok ng electromagnetic waves, ang mga batas ng kanilang paggulo at pagpapalaganap ay inilarawan ng mga equation ni Maxwell. Ang likas na katangian ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave ay naiimpluwensyahan ng daluyan kung saan sila nagpapalaganap. Ang mga electromagnetic wave ay maaaring makaranas ng repraksyon, dispersion, diffraction, interference, kabuuang panloob na pagmuni-muni at iba pang mga phenomena na katangian ng mga alon ng anumang kalikasan. Sa isang homogenous at isotropic medium, malayo sa mga singil at agos na lumilikha ng isang electromagnetic field, ang mga wave equation para sa electromagnetic (kabilang ang liwanag) na mga alon ay may anyo:

kung saan at ang mga electric at magnetic permeabilities ng medium, ayon sa pagkakabanggit, at ang mga electric at magnetic constants, ayon sa pagkakabanggit, at ang mga lakas ng electric at magnetic field, – Operator ng Laplace. Sa isang isotropic medium, ang phase velocity ng propagation ng electromagnetic waves ay katumbas ng Ang pagpapalaganap ng plane monochromatic electromagnetic (light) waves ay inilalarawan ng mga equation:

kr ; kr (6.35.2)

kung saan at ang mga amplitude ng mga oscillations ng electric at magnetic field, ayon sa pagkakabanggit, k – wave vector, r – radius vector ng punto, - pabilog na dalas ng mga oscillation, – paunang yugto ng mga oscillation sa isang puntong may coordinate r= 0. Mga Vector E At H mag-oscillate sa parehong yugto. Ang isang electromagnetic (light) wave ay nakahalang. Mga vector E , H , k ay orthogonal sa isa't isa at bumubuo ng kanang kamay na triple ng mga vector. Mga instant na halaga at sa anumang punto ay konektado sa pamamagitan ng kaugnayan Isinasaalang-alang na ang pisyolohikal na epekto sa mata ay ibinibigay ng isang electric field, ang equation ng isang plane light wave na nagpapalaganap sa direksyon ng axis ay maaaring isulat tulad ng sumusunod:

Ang bilis ng liwanag sa vacuum ay

. (6.35.4)

Ang ratio ng bilis ng liwanag sa isang vacuum sa bilis ng liwanag sa isang medium ay tinatawag na absolute refractive index ng medium:

(6.35.5)

Kapag lumilipat mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, ang bilis ng pagpapalaganap ng alon at ang haba ng daluyong ay nagbabago, ang dalas ay nananatiling hindi nagbabago. Ang kamag-anak na refractive index ng pangalawang daluyan na may kaugnayan sa una ay tinatawag na ratio

kung saan at ang mga ganap na indeks ng repraktibo ng una at pangalawang daluyan, at ang bilis ng liwanag sa una at pangalawang daluyan, ayon sa pagkakabanggit.