Физика

Волновая оптика использует представление о световых волнах, взаимодействие которых друг с другом и средой, в которой они распространяются, приводит к явлениям интерференции, дифракции и дисперсии.

Световые волны представляет собой электромагнитные волны с определенной длиной волны и включают в себя:

• ультрафиолетовое излучение (длины волн лежат в диапазоне от 1 ⋅ 10⁻⁹ до 4 ⋅ 10⁻⁷ м);
• видимый свет (длины волн лежат в диапазоне от 4 ⋅ 10⁻⁷ до 8 ⋅ 10⁻⁷ м);
• инфракрасное излучение (длины волн лежат в диапазоне от 8 ⋅ 10⁻⁷ до 5 ⋅ 10⁻⁴ м).

Видимый свет занимает очень узкий диапазон электромагнитного излучения (4 ⋅ 10⁻⁷ — 8 ⋅ 10⁻⁷ м).

Белый свет представляет собой совокупность световых волн различных длин волн (частот) и при определенных условиях может быть разложен в спектр на 7 составляющих со следующими длинами волн:

• фиолетовый свет — 390–435 нм;
• синий свет — 435–460 нм;
• голубой свет — 460–495 нм;
• зеленый свет — 495–570 нм;
• желтый свет — 570–590 нм;
• оранжевый свет — 590–630 нм;
• красный свет — 630–770 нм.

Длина волны света определяется формулой

$\lambda =\frac{v}{\nu }$,

где v — скорость распространения световой волны в данной среде; ν — частота световой волны.

Скорость распространения световых волн в вакууме совпадает со скоростью распространения электромагнитных волн; она определяется фундаментальными физическими константами (электрической и магнитной постоянной) и сама является фундаментальной величиной (скорость света в вакууме):

$c=\frac{1}{\sqrt{{\epsilon }_0{\mu }_0}}\approx \mathrm{3,0}\cdot {10}^8$ м/с,

где ε₀ — электрическая постоянная, ε₀ = 8,85 ⋅ 10⁻¹² Ф/м; µ₀ — магнитная постоянная, µ₀ = 4π ⋅ 10⁻⁷ Гн/м.

Скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью в природе.

При переходе из вакуума в среду с постоянным показателем преломления (n = const) характеристики световой волны (частота, длина волны и скорость распространения) могут изменять свое значение:

• частота световой волны, как правило, не изменяется:

ν = ν₀ = const,

где ν — частота световой волны в среде; ν₀ — частота световой волны в вакууме (воздухе);

• скорость распространения световой волны уменьшается в n раз:

$v=\frac{c}{n}$,

где v — скорость света в среде; c — скорость света в вакууме (воздухе), c ≈ 3,0 ⋅ 10⁸ м/с; n — показатель преломления среды, $n=\sqrt{\epsilon \mu }$; ε — диэлектрическая проницаемость среды; µ — магнитная проницаемость среды;

• длина световой волны уменьшается в n раз:

$\lambda =\frac{{\lambda }_0}{n}$,

где λ — длина волны в среде; λ₀ — длина волны в вакууме (воздухе).