Монохроматичні світлові хвилі

У відповідності з електромагнітною теорією (розділ 5) плоска світлова хвиля, що поширюється вздовж напрямку , описується системою рівнянь для електричної та магнітної складових хвилі:

, (6.11)

де – відповідні амплітуди, w – циклічна частота хвилі, – хвильове число (l – довжина хвилі), – початкова фаза.

В більшості оптичних явищ дія світла на речовину визначається електричним вектором електромагнітного поля. Світлове випромінювання ( Гц) не призводить до намагнічування середовища. Тому, саме вектор називають світловим вектором, а перше рівняння системи (6.11) називають рівнянням плоскої світлової хвилі.

Світлова хвиля називається монохроматичною, якщо амплітуда , частота , а початок і кінець хвилі жодним чином не обмежені, тобто . Однак, оскільки тривалість процесу випромінювання електромагнітних хвиль окремими атомами є скінченною , то світло є сукупністю просторово обмежених хвиль (цугів). В подальшому, як правило, будемо оперувати поняттям монохроматичних світлових хвиль.

Якщо дві монохроматичні хвилі однакової частоти накладаються в певній точці простору, то їх різниця фаз

за рахунок випадковості і непередбачуваності початкових фаз не буде залишатись постійною в часі. Якщо ж обидві хвилі мають спільне походження , то . Хвилі однакової частоти, що мають постійну в часі різницю фаз, називають когерентними. Якщо врахувати, що хвильове число

,

де n – показник заломлення середовища, в якому поширюється хвиля, а – довжина світлової хвилі у вакуумі, то

.

Тут D – оптична різниця ходу когерентних світлових хвиль (променів), оскільки добуток називається оптичним шляхом променя. Зрозуміло, що для когерентних світлових хвиль оптична різниця ходу не залежить від часу.