Priečne vlny

Po dlhú dobu predkovia vlnovej optiky T. Jung a O. Fresnel vedeli, že svetelné vlny sú pozdĺžne, to znamená, že sú ako zvukové vlny. V tom čase boli svetlé vlny v étere vnímané ako elastické vlny, ktoré vyplňujú celý priestor a prenikajú do každého tela. Zdá sa, že takéto vlny nemôžu byť nazývané priečne.

Ale stále sa zhromažďovalo stále viac experimentálnych dôkazov a faktov, čo sa nedalo vysvetliť, za predpokladu, že svetelné vlny sú pozdĺžne vlny. Napokon, priečne vlny by mohli existovať iba v pevných látkach. Ale ako sa môže telo pohybovať v solídne bez odporu? Eter nemusí spomaľovať pohyb telies. V opačnom prípade by sa neplnil zákon nečinnosti .

Možno zvážiť jeden jednoduchý a užitočný experiment s turmalínovým kryštálom. Je priehľadná a má zelenú farbu.

Turmalínový kryštál má os symetrie. Tento kryštál sa považuje za jednobodové kryštály. Vezmite obdĺžnikový tanier turmalín, vystrihnite tak, že jedna jeho tvár bola rovnobežná s osou samotného kryštálu. Ak sa lúč elektrického alebo slnečného svetla smeruje normálne na túto dosku, potom otáčanie dosky okolo neho nespôsobí zmenu intenzity svetla, ktoré prechádza cez ňu. Existuje pocit, že prechádzajúce svetlo v turmalíne bolo čiastočne absorbované a získalo svetlozelenú farbu. Nič sa nestane. Ale je to zlé. Vlna svetla nadobúda nové vlastnosti.

Môžu byť zistené, ak lúč svetla prechádza rovnakým druhým kryštálom turmalínu, ktorý je paralelný s prvým. Rovnakým smerom osí oboch kryštálov sa ani nič zvedavého nestane, len absorpcia svetelného lúča prechádza druhým kryštálom. Ale pri rotácii druhého kryštálu, ak prvý zostane nehybný, nájde sa zaujímavý jav nazývaný "ľahké tlmenie". Pri procese zväčšovania uhla medzi dvoma danými osami sa saturácia prenášaného lúča znižuje. Keď sú obe osi navzájom kolmé, svetlo nemôže vôbec prechádzať. Bude úplne absorbovaný druhým kryštálom. Ako to vysvetľuje?

Priečne svetlé vlny

Z opisu skutkových okolností uvedených skôr vyplýva:

1. Po prvé, svetelná vlna, ktorá pochádza zo zdroja svetla, je absolútne symetrická vzhľadom na smer, ktorým sa šírenie uskutočňuje. Keď sa daný kryštál otáča okolo prechádzajúceho lúča svetla, intenzita prvého experimentu sa nemení.

2. Po druhé, vlna vychádzajúca z prvého kryštálu nebude mať axiálnu symetriu. Intenzita prenášaného svetla cez iný kryštál závisí od jeho otáčania.

Pozdĺžne vlny sa líšia úplnou symetriou vzhľadom na smer šírenia. Kmitania pozdĺžnych vĺn sa vyskytujú v tomto smere, tento kmit a je osou symetrie vlny. To je dôvod, prečo vysvetliť skúsenosti s rotáciou druhého kryštálu vzhľadom na pozdĺžnu svetelnú vlnu, to nie je možné: ide o priečne vlny.

Môžete úplne vysvetliť skúsenosť tým, že urobíte dve predpoklady:

Predpoklad číslo jedna sa priamo týka svetla: svetelné vlny sú priečne vlny. Ale v lúčoch svetelných vĺn, ktoré dopadajú zo zdroja svetla, sú oscilácie rôznych smerov, ktoré sú kolmé na smer, ktorým sa táto vlna šíri. V tomto prípade, berúc do úvahy takýto predpoklad, môžeme konštatovať, že vlna svetla má axiálnu symetriu a zároveň je priečna. Napríklad vlny na vodnom povrchu nemajú takú symetriu, pretože vibrácie častíc vody sa vyskytujú výlučne vo vertikálnej rovine.

Vlny svetla s kmitmi v rôznych smeroch, ktoré sú kolmé na smer šírenia, sa nazývajú prirodzené. Tento názov je odôvodnený, pretože za štandardných podmienok vytvárajú rôzne zdroje svetla len také vlny. Tento predpoklad je vysvetlený výsledkami prvého experimentu. Otáčanie turmalínového kryštálu nemení nasýtenie prenášaného lúča svetla, pretože táto vlna má axiálnu symetriu, aj keď ide o priečnu vlnu.

Druhý predpoklad sa týka samotného kryštálu. Turmalín má schopnosť prejsť svetelnými vlnami vibráciami, ktoré sa vyskytujú v určitej rovine. Toto svetlo sa nazýva polarizované (alebo rovinné polarizované). Odlišuje sa od prirodzeného, nepolarizovaného.

Tento predpoklad je spôsobený druhou skúsenosťou. Ploché polarizované svetlo (vlna) vystupuje z prvého kryštálu turmalínu. Pri prechode kryštálov v uhle deväťdesiatich stupňov nesmie vlna prechádzať druhou. Ak je uhol kríža iný, potom budú prechádzať kmity, ktorých amplitúda bude rovná zobrazeniu amplitúdy vlny prechádzajúcej prvou doskou v smere druhej osi. Toto je dôkaz teórie, že svetelné vlny sú priečne vlny.