Урок: 71 Світло як електромагнітна хвиля. Поширення світла у різних середовищах. Ефект Доплера.

В 1665 р. італійський священик Ф. Грімальді помітив, що з проходженням світла через невелику перешкоду, наприклад, екран з вузькою щілиною, світло відхиляється від прямолінійного напрямку поширення. Пізніше це явище назвали дифракцією світла.

У 1678 р. голландський астроном і фізик Християн Гюйгенс висунув хвильову теорію світла, відповідно до якої світло – це хвилі. Ця теорія добре пояснювала перетинання світлових потоків, коли вони вільно проходять один крізь одного, не здійснюючи взаємного впливу.

У 1704 р. одним із перших, хто висунув послідовну теорію світла, засновану на спостереженні та експерименті, був Ісак Ньютон. Відповідно до його теорії світло – це потік частинок, корпускул, що рухаються від джерела в усі боки прямолінійно у вільному просторі за інерцією з постійною швидкістю. Обидві теорії тривалий час існували паралельно.

У 1865 р. англійський фізик Джеймс Максвел опублікував теорію електромагнетизму. В одному з висновків цієї теорії на основі рівності швидкостей електромагнітних хвиль і світла Максвел висловив припущення про електромагнітну природу світла і показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль.

У 1905 р. А. Ейнштейн припустив, що «однорідне світло складається із зерен енергії – «світлових квантів», які поширюються в порожньому просторі зі швидкістю світла».

З`ясувалося, що під час випромінювання і поглинання світло поводиться подібно до потоку частинок, які дістали назву фотонів. У процесі ж поширення світла виявляються його хвильові властивості.

Прояв у поведінці одного і того самого об`єкта залежно від умов експерименту як корпускулярних, так і хвильових властивостей називають корпускулярно-хвильовим дуалізмом.

Джерелами світла називають природні або штучні тіла, що перетворюють різні види енергії в світлову.

Приймачами світла називають тіла, в яких енергія оптичного випромінювання перетворюється на інші види енергії.

Електромагнітні хвилі виникають під час прискореного руху заряджених частинок. При випромінюванні атоми втрачають енергію, тому безперервне випромінювання можливе лише тоді, коли їхня енергія поповнюється ззовні. Залежно від того, як це відбувається, розрізняють: теплове випромінювання, електролюмінесценцію, катодолюмінісценцію, хемілюмінесценцію, фотолюмінесценцію.

Ефект Доплера – зміна частоти і довжини хвилі випромінювання, яке сприймає приймач (спостерігач), під час руху джерела випромінювання та (або) руху приймача (спостерігача).

Причина цього ефекту полягає в тому, що коли джерело хвиль рухається у напрямку спостерігача, кожен наступний гребінь хвилі виходить з положення , більш близького до спостерігача, ніж гребінь попередньої хвилі.

Таким чином, кожній наступній хвилі необхідно трохи менше часу, щоб добратися до спостерігача, ніж попередній хвилі. Час між приходом послідовних гребенів хвиль на приймача скорочується, викликаючи збільшення частоти.

Для хвиль (наприклад, звуку), які розповсюджуються у будь-якому середовищі, потрібно приймати до уваги рух як джерела, так і приймача хвиль відносно цього середовища.

Для електромагнітних хвиль (світла), для розповсюдження яких не потрібне ніяке середовище, у вакуумі має значення тільки відносний рух джерела та приймача.

Домашнє завдання:

Опрацювати матеріал і скласти конспект, § 20, с.138 - с.140, підручник Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Ляшенка О.І.) 11 клас авт. Головко М.В.,Крячко І.П., Мельник Ю.С., Непорожня Л.В., Сіпій В.В.

Підручник