Основные определения. Свет представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в виде электромагнитных волн

Свет представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в виде электромагнитных волн. Электромагнитная волна характеризуется двумя периодически изменяющимися векторами: вектором напряженности электрического поля Е и вектором напряженности магнитного поля Н. Векторы Е и Н расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях и колеблются в одинаковых фазах. Колебания этих векторов в изотропной среде происходят в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения колебаний – к лучу. Поэтому электромагнитные волны относятся к типу поперечных волн.

В большинстве случаев воздействия световых волн (такие как физиологические и фотохимические воздействия, люминесценция, фотоэффект, и т.д.) определяются вектором напряженности электрического поля, вектором Е.

Это положение легко понять, если рассматривать явление с точки зрения электронных представлений. Большинство явлений, наблюдаемых в веществе под действием света, связаны с воздействием на электроны. А так как электроны представляют собой электрические заряды, то сила, действующая на них, определяется в первую очередь электрическим полем, т.е. электрическим вектором электромагнитной волны, вектором Е. Магнитный вектор, вектор Н, играет лишь второстепенную роль и действие его непосредственно почти не сказывается. В соответствии с этим электрический вектор электромагнитной волны, вектор Е, называют с в е т о в ы м вектором. Поэтому в дальнейшем, говоря о колебаниях в с в е т о в о м л у ч е, мы всегда будем понимать под ними колебания вектора Е, который будем называть световым вектором. Если в световой волне колебания вектора напряженности электрического поля, вектора Е, происходят по всевозможным направлениям в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения (к лучу), то свет называется е с т е с т в е н н ы м. Если колебания вектора Е происходят только в о д н о м н а п р а в л е н и и, перпендикулярном лучу, то свет называется п о л я р и з о в а н н ы м. Плоскость, проходящая через направление колебаний вектора Е и через луч (рис. 1, плоскость А), называется плоскостью к о л е б а н и й вектора Е. Если колебания в каком–либо направлении ослаблены, то свет называется частично поляризованным.

Прибор, превращающий естественный свет в поляризованный, называется п о л я р и з а т о р о м, а прибор определяющий направление колебаний (гасящий поляризованную волну) называется а н а л и з а т о р о м.

Рассмотрим механическую аналогию поляризации света.

Если на пути распространения колебаний шнура поставить преграду с узкой щелью, то лишь при определенном положении щели за ней можно обнаружить прошедшие колебания.

Предположим, что колебания происходят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях – горизонтальной Е_хо и вертикальной Е_уо. Расположим на пути распространения таких колебаний одну за другой две щели так, чтобы первая была вертикальна, а вторая горизонтальна (рис. 2). Первая щель пропустит только те колебания, которые происходят в вертикальной плоскости и не пропустит те колебания, которые происходят в горизонтальной плоскости. Прошедшие через первую щель колебания будут плоскополяризованными, а сама щель в данном случае будет поляризатором.

Вторая щель, расположенная горизонтально, не пропустит колебаний, происходящих в вертикальной плоскости и, следовательно, за щелью колебаний не будет. Если же повернуть вторую щель и поставить вертикально, то колебания пройдут через щель. Таким образом, вращая вторую щель, можно определить плоскость, в которой происходят колебания, т.е. вторая щель может служить анализатором.

Для световых волн аналогом щели при механических колебаниях являются некоторые кристаллы. Кроме того, поляризованный свет можно получить и при помощи обычного плоского зеркала или стопки стеклянных пластинок.