Příčné vlny

Dlouho předchůdci vlnové optiky T. Jung a O. Fresnel věděl, že světelné vlny jsou podélné, to znamená, že jsou jako zvukové vlny. V té době byly světelné vlny v éteru vnímány jako elastické vlny, které vyplňují celý prostor a pronikají do každého těla. Zdálo se, že takové vlny nemohou být volány příčně.

Bylo však nahromaděno stále více experimentálních důkazů a skutečností, které nemohly být vysvětleny, za předpokladu, že světelné vlny jsou podélné vlny. Koneckonců příčné vlny by mohlo existovat pouze v pevných látkách. Ale jak se může tělo pohybovat v pevnosti bez odporu? Eter nemusí zpomalovat pohyb těl. Ostatně jinak zákon nečinnosti by nebylo splněno.

Jeden jednoduchý a užitečný experiment s turmalínovým krystalem může být zvážen. Je průhledný a má zelenou barvu.

K dispozici je turmalínový křišťál osy symetrie. Tento krystal je považován za jednosměrné krystaly. Vezměte obdélníkový deskový turmalín, vyřízněte tak, aby jedna jeho tvář byla rovnoběžná s osou samotného krystalu. Pokud je na tuto desku směrován paprsek elektrického nebo slunečního světla, pak otáčení desky kolem něj nezpůsobí změnu intenzity světla, které prochází. Existuje pocit, že průchod světla v turmalínu byl částečně absorbován a získal světle zelenou barvu. Nic jiného se nestane. Ale toto je chybné. Vlna světla získává nové vlastnosti.

Mohou být detekovány, jestliže paprsek světla projde stejným druhým krystalem turmalinu, který je paralelní s prvním. Se stejným směrem osy dvou krystalů se ani nestane zvědavé, pouze světelný paprsek je stále více oslabován absorpcí, prochází druhým krystalem. Ale při rotaci druhého krystalu, pokud je první nehybný, objeví se zajímavý jev nazývaný "lehké tlumení". V procesu zvyšování úhlu mezi dvěma danými osami se saturace přenášeného paprsku snižuje. Když jsou obě osy vzájemně kolmé, světlo vůbec nemůže projít. Bude zcela absorbován druhým krystalem. Jak je to vysvětleno?

Příčné světelné vlny

Z popisu výše uvedených skutečností vyplývá:

1. Za prvé, světelná vlna pocházející ze zdroje světla je absolutně symetrická vzhledem ke směru, kterým se šíření projevuje. Když se tento krystal otáčí kolem potkávacího světla, intenzita prvního experimentu se nemění.

2. Za druhé, vlna vystupující z prvního krystalu nebude mít axiální symetrii. Intenzita přenášeného světla přes jiný krystal závisí na jeho rotaci.

Podélné vlny se liší v celé symetrii vzhledem ke směru šíření. Oscilace podélných vln se vyskytují v tomto směru, tato oscilace a je osou symetrie vlny. To je důvod, proč vysvětlit zkušenost s rotací druhého krystalu, vzhledem k vlně podélného světla, to není možné: jedná se o příčné vlny.

Tuto zkušenost můžete plně vysvětlit dvěma předpoklady:

Předpoklad číslo jedna se vztahuje přímo na světlo: světelné vlny jsou příčné vlny. Ale v paprsku světelných vln dopadaných ze zdroje světla jsou přítomny kmity různých směrů, které jsou kolmé ke směru, ve kterém se tato vlna šíří. V tomto případě s ohledem na tento předpoklad můžeme usoudit, že vlna světla má axiální symetrie, přičemž jsou zároveň příčné. Například vlny na vodním povrchu nemají takovou symetrii, protože vibrace částic vody se vyskytují výlučně ve svislé rovině.

Vlny světla s oscilací v různých směrech, které jsou kolmé na směr šíření, se nazývají přirozené. Toto jméno je odůvodněné, protože za standardních podmínek vytvářejí různé zdroje světla právě takové vlny. Tento předpoklad je vysvětlen výsledky prvního experimentu. Otáčení turmalínového krystalu nemění saturaci přenášeného paprsku světla, protože tato vlna má axiální symetrii, přestože je to příčná vlna.

Druhý předpoklad se týká samotného krystalu. Turmalín má schopnost procházet vlnami světla s kolísáním, které se vyskytují v určité rovině. Toto světlo se nazývá polarizované (nebo rovinně polarizované). Odlišuje se od přirozeného, ​​nepolarizovaného.

Tento předpoklad je způsoben druhou zkušeností. Ploché polarizované světlo (vlna) vychází z prvního krystalu turmalínu. Při překročení krystalů pod úhlem 90 stupňů nemůže vlna projít druhým z nich. Pokud je úhel průsečíku jiný, oscilace, amplituda která bude rovna projekci amplitudy vlny procházející první deskou ve směru osy druhé. To je důkaz teorie, že světelné vlny jsou příčné vlny.