Волновые свойства света. Тепловое излучение. Свет как электромагнитная волна. Классические методы получения когерентных волн в оптике

через l обозначена координата, вдоль которой распространяется волна. Под знак любой периодической функции (не обязательно синуса!) введены два параметра: циклическая частота , и  начальная фаза j₀. Заменив w и внеся период Т в скобки, получим

Уравнение для Н принято опускать, так как оно эквивалентно уравнению для Е.

Если ввести показатель преломления

и длину волны в вакууме

где  с = 3×10⁸ м/с — скорость света в вакууме, то уравнение (1.2) можно записать в более удобном для использования виде:

В уравнение вошла характеристика оптических свойств среды — показатель преломления n. Произведение его на пройденный лучом  путь (nl) называют оптическим  ходом луча. Длина волны в уравнении постоянна — это длина волны в пустоте. Частота света определяется его источником и при переходе из среды в среду не меняется. Свойства среды в (1.5) учитываются лишь по показателю преломления, который можно найти в справочнике.

Источником световой волны (так же, как и любой электромагнитной) может являться ускоренно движущийся электрический заряд, входящий в состав вещества, т.е. электрон или ион. Колебания ионов, составляющих вещество, вызывают излучение низкой частоты (инфракрасное) из-за значительной массы колеблющихся зарядов. Излучение, возникающее  в результате движения  электронов, может иметь более высокую частоту (видимое и ультрафиолетовое излучение). В любом случае процессы, приводящие  к излучению света, идут внутри атома. Поэтому элементарным   точечным источником света следует считать атом.

Свет, наблюдаемый нами, представляет совокупность волн, излучаемых многими атомами. Векторы   и   для каждой волны  свои. Поэтому в естественном луче в плоскости EH, перпендикулярной скорости света (рис 1.1), лежит множество пар векторов. Длина каждого из них и ориентация в пространстве  не постоянны во времени. Величина напряжённости, согласно (1.5), меняется с течением времени от +Е_m  до нуля и далее до – Е_m,. Кроме того, световую волну нельзя представить синусоидами, на которых по одной оси отложена периодически  меняющаяся величина Е (либо Н), а по второй время t. Такое представление справедливо лишь для случая волны, которая, раз начавшись, длится сколько угодно долго. Такая волна характеризуется постоянной начальной фазой. Излучение одного атома длится очень короткое время: атом не может долго хранить полученную им энергию. Он сбрасывает её в среднем через 10^–8 c. Чтобы вновь  начать излучать, он снова (например, путем столкновения с соседями) должен получить избыточную энергию. Новый акт излучения начинается уже с другой начальной фазой. Следовательно, начальная фаза световых волн не может сохраняться постоянной. Она меняется с частотой около 10^–8 Гц.  В результате прерывистого характера излучения синусоида  обрывается. Таким образом, световую волну можно представить себе в виде множества отдельных цугов волн (рис. 1.2) с амплитудой Е_m и длиной около 3 м.

Теперь мы имеем некоторое представление обо всех величинах, стоящих под знаком периодической  функции в  уравнении (1.5). Амплитудные (максимальные) значения полей E_m и Н_m не должны в световой  волне иметь заметные, ощутимые значения, поскольку непосредственно мы влияние этих полей не наблюдаем. Но они не так малы, как это может показаться на первый взгляд: напряжённость электрического поля Е_m достигает 10 В/см в полдень на экваторе. Такую напряжённость вы получите, если к двум пластинам, разведённым