ФІЗИКА. Вчимося розв'язувати задачі. "ОПТИКА". Компенсаційний курс

Швидкість світла у вакуумі дорівнює

\(c=3\cdot{10^{8}}\) м/с.

Усі прозорі для світла речовини – це слабко магнітні діелектричні середовища. Тому швидкість світла в речовині виражається формулою (15.10а):

\(v=\frac{c}{\sqrt{\varepsilon}}\)

Відміна швидкості поширення світла в різних речовинах є причинною ефекту заломлення. Тому вводять величину

\(n=\sqrt{\varepsilon}\),

яку називають показником заломлення (точніше – абсолютним показником заломлення) або оптичною густиною речовини (середовища).

Показник заломлення дорівнює відношенню швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в даній речовині:

Таким чином, швидкість світла в речовині визначається формулою

Частота \(\nu\) і довжина хвилі \(\lambda\) є спектральними характеристиками світла. Вони пов'язані між собою через швидкість поширення світла v:

При переході з вакууму в речовину частота світла не змінюється, а швидкість зменшується (формула (16.2)). Тому

тобто довжина світлової хвилі зменшується, причому тим сильніше, чим більший показник заломлення речовини n.

Видиме світло – це випромінювання з частотою в інтервалі

\(\nu=(0,75\div{0,4})\cdot{10^{15}}\) Гц,

що відповідає інтервалу довжин хвиль у вакуумі

\(\lambda=(0,4\div{0,75})\cdot{10^{-6}}\) м.

Оскільки для світла величини \(\lambda\) дуже малі, в оптиці використовують дольові одиниці довжини: мікрометри (1 мкм = 10^-6 м) і нанометри (1 нм = 10^-9 м).

Частота (або довжина хвилі у вакуумі) визначає суб'єктивне відчуття кольору. При збільшенні частоти (зменшенні довжини хвилі) колір видимого світла поступово змінюється від червоного до фіолетового. Усю гаму кольорів умовно поділяють на сім "кольорів веселки": червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий. (Формально кожній частоті відповідає свій "колір", тобто кількість кольорів нескінченна. Але око людини не розрізняє кольори світлових хвиль з дуже близькими частотами. І все ж таки кількість різних відтінків кожного серед зазначених кольорів вимірюється десятками і сотнями. Подивіться, наприклад, яку кількість кольорів, може відтворювати монітор вашого комп'ютера).

Випромінювання прилеглих до видимого світла діапазонів має близькі до видимого світла властивості і досліджується тими ж методами. Тому таке випромінювання теж називається світлом: ультрафіолетовим (для \(\nu\gt{0,75\cdot{10^{15}}}\) Гц; \(\lambda_{0}\lt{10^{-6}}\) м) та інфрачервоним (для \(\nu\lt{0,4}\cdot{10^{15}}\) Гц; \(\lambda_{0}\gt{0,75}\cdot{10^{15}}\) м). Ультрафіолетове, видиме та інфрачервоне світло разом утворюють оптичний діапазон електромагнітного спектра.

Світло переносить енергію. Мірою переносу енергії є інтенсивність світла, що визначається виразом (15.11).

Інтенсивність пропорційна квадрату амплітуди хвилі, під якою для світла розуміють амплітуду електричного поля. Це пояснюється двома причинами: 1) енергія електричного і магнітного поля у світловій хвилі однакові; 2) більшість оптичних явищ визначається саме електричним полем світлової хвилі.

Інтенсивність світла визначає суб'єктивні відчуття яскравості джерела і освітленості поверхні, на яку падає світло.