4
1. ВОЛНЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Представьте себе, что вы в безветренную погоду сидите на берегу
пруда и, прикоснувшись прутиком к поверхности воды, приводите ее в
колебания, как показано на рис.1. Круги, побежавшие по поверхности
воды, представляют собой один из самых наглядных примеров
волнового движения.
Рис. 1
Движением чего является волна, например, приведенная в нашем
примере волна на поверхности пруда? Вы считаете, что воды? Бросьте
на воду поплавок. Он будет двигаться вверх-вниз, в то время как волна
распространяется по горизонтали.
Анализ возникновения и распространения различных волн привел
к выводу о том, что
волна - это распространение состояния колебаний.
На водной поверхности, рассматриваемой в нашем примере,
можно выделить две области: невозмущенную и охваченную
колебаниями.
Область, охваченную распространяющимися колебаниями,
называют волновым полем, а ее границу волновым фронтом.
5
2.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ
Направление распространения волны и направление переносимых
ею колебаний ориентированы произвольным образом (рис. 2). На этом
рисунке буквой
V
обозначен вектор скорости волны. Направление
колебаний изображено двунаправленным отрезком. Такая волна
называется
волной смешанного типа.
В
природе чаще всего
встречаются волны смешанного типа. Это акустические волны в
твердых телах, электромагнитные волны в проводящих, средах,
например, плазме, и т. д. Можно представить себе два предельных
случая волны смешанного типа:
Рис. 2
1. Волна, у которой направление колебаний совпадает с
направлением распространения (рис. 3). Она называется
продольной.
Продольными являются
звуковые волны в газах и жидкостях.
2. Волны, у которых направление
колебаний перпендикулярно
направлению распространения волны (рис. 3). Они называются
поперечными.
Поперечными являются электромагнитные волны в
вакууме и газах, в частности световые волны.
6
Рис. 3
Электромагнитную волну можно охарактеризовать (рис. 5) тремя
взаимно перпендикулярными векторами
Е, Н
,
v,
представляющими
собой напряженности электрической и магнитной составляющей
электромагнитного
поля
и
скорость
распространения
электромагнитной волны, соответственно.
Рис. 4.
Оказалось, что во взаимодействии электромагнитной волны с
веществом основную роль играет напряженность электрического поля.
Именно она, будучи выразителем
одного из наиболее сильных
7
взаимодействий,
обусловливает
химическое
действие
электромагнитной
волны.
Под
воздействием
электрической
составляющей световой волны происходит разложение глазного
пурпура, и формируются зрительные ощущения. По этой причине
вектор
Е
напряженности
электрической
составляющей
электромагнитной волны называют
световым вектором.
Если смотреть навстречу распространяющейся электромагнитной
волне,
то
ориентация
светового
вектора
в
плоскости,
перпендикулярной направлению распространения, оказывается
неопределенной. В зависимости от того, как изменяется эта ориентация
электромагнитные
волны подразделяют на
поляризованные
и
неполяризованные. У неполяризованных волн ориентация светового
вектора изменяется случайным образом. У поляризованных -
закономерно.
Элементарным источником света в
большинстве случаев является ускоренно
движущийся электрон. Свет, излучаемый
таким
электроном,
эллиптически
поляризован.
Это
означает, что световой
вектор равномерно вращается, изменяя свою
длину так, что его конец описывает эллипс,
расположенный в плоскости, перпендикулярной направлению
распространения световой волны. Если направление вращения
совпадает с направлением вращения головки правого винта,
движущегося
вдоль светового луча, свет называют
правоэллиптически
поляризованным
(рис. 6 а). В противоположном случае —
левоэллиптически поляризованным
(рис. 6 б).
В пределе эллипс может превратиться
в окружность (рис. 7). Тогда волну
называют поляризованной по кругу или
циркулярно поляризованной.
Она также
может быть лево (рис. 7 а) или право (рис.
7 б) циркулярно поляризованной.
Если эллипс «схлопывается» в
прямую линию, волну называют
линейно поляризованной.
По причинам исторического характера в
течение длительного времени общеупотребительным был термин
«плоско поляризованный свет». Плоскостью поляризации в
отечественной
литературе
принято
считать
плоскость,
Do'stlaringiz bilan baham: