Волновые свойства света

Московский государственный технический университет  
имени Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА 
 
Методические указания  
к лабораторной работе О-24 по курсу «Общая физика» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2010 

В55 
УДК 53 
ББК 22.3 
         В55 
 
 
Рецензент С. Л. Тимченко 
     
Волновые 
свойства 
света : 
метод. 
указания 
к 
лабораторной работе О-24 по курсу «Общая физика» /  
С. М. Вишнякова, В. И. Вишняков, Т. М. Гладышева,  
В. О. Гладышев. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2010. –  38, [2] с. : ил. 
 
В теоретической части методических указаний рассмотрены 
основные характеристики света как электромагнитной волны, а 
также явления, в которых обнаруживаются волновые свойства 
света: интерференция, дифракция и поляризация. В экспериментальной части предложена методика  определения длины волны и 
ориентации плоскости колебаний излучения гелий-неонового лазера, а также показано, как можно использовать явление интерференции света для определения показателя преломления вещества, 
а явление дифракции света – для определения размеров мелких 
частиц. 
Раздел «Интерференция света» методических указаний написан Т.М. Гладышевой и В.О. Гладышевым, разделы «Дифрация 
света» и «Поляризация света» – С.М. Вишняковой и В.И. Вишняковым.  
Для студентов 2-го курса всех специальностей. 
                                                                                                        
                                                                                                               УДК 53 
         ББК 22.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010 

Цель работы – изучение волновых свойств света: экспериментальное определение длины волны и ориентации плоскости колебаний излучения гелий-неонового лазера; применение явления интерференции света для определения показателя преломления вещества; применение явления дифракции света для определения 
размеров мелких частиц. 
ВВЕДЕНИЕ 
Свет по своей природе – это электромагнитное явление, он 
проявляет свойства как электромагнитной волны, так и потока 
частиц – фотонов. В работе О-24 рассматриваются только волновые свойства света.  
1. Свет, или оптическое излучение, – это излучение электромагнитных волн в интервале длин волн в вакууме от 1 нм до 1 мм. 
Видимый свет – это излучение электромагнитных волн в интервале длин волн в вакууме 0,38…0,76 мкм. В оптическом диапазоне, 
где отчетливо проявляются волновые свойства света, можно наблюдать явления интерференции, дифракции и поляризации. 
2. Электромагнитные волны являются поперечными. Они 
представляют собой взаимно перпендикулярные колебания напряженностей электрического и магнитного полей, характеризуемые векторами E  и 
,
Н перпендикулярными вектору скорости распространения волны 
,
v  который сонаправлен вектору Пойнтинга 
(вектору плотности потока энергии электромагнитной волны): 
.


S
E H  Модуль вектора Пойнтинга численно равен потоку 
энергии, проходящей через единичную площадку, размещенную в 
данной точке перпендикулярно направлению, в котором переносится энергия в единицу времени:  





v   
,
W
S
w
S
t

где 
W

 – энергия, падающая на единицу площади за единицу времени; 
S

 – проекция единичной площадки на плоскость, перпен 
3 

дикулярную направлению распространения волны; 
t
 – единица 
времени; w  – объемная плотность энергии электромагнитного поля; v  – модуль фазовой скорости распространения волны. 
Интенсивностью I электромагнитной волны называется физическая величина, численно равная энергии, переносимой волной за 
единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Интенсивность связана с вектором Пойнтинга соотношением 
1
,
 
T
I
dt
T



S
S
 
0
где T – период электромагнитной волны. 
3. В непроводящей нейтральной немагнитной среде электромагнитные волны распространяются с фазовой скоростью  
1
,
c
n



v
  
0
0
где 
0
= 8,85·10−12 Ф/м; 
7
0
4
10

Гн/м – соответственно электрическая и магнитная постоянные;  ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, в которой распространяется электромагнитная волна; 
8
0
0
1
3 10
c 


 м/с – электродинамическая постоянная; 
1
n 

 – абсолютный показатель преломления 
среды.  В вакууме, где выполняется равенство ε = μ = 1, фазовая 
скорость v равна скорости света. 
4. Электромагнитная волна называется монохроматической, 
если компоненты векторов E  и H  электромагнитного поля волны 
совершают гармонические колебания одинаковой и постоянной 
частоты. Произвольную немонохроматическую волну можно представить в виде совокупности монохроматических волн.  
5. Вектор  E  электромагнитной волны называют световым 
вектором; воздействие на вещество оказывает в основном только 
эта составляющая электромагнитной волны. Изменение во времени и пространстве проекции светового вектора монохроматической волны на направление, вдоль которого он колеблется, описывается уравнением 
 
4