Жарық толқындарының таралу ерекшеліктері

        Жарық толқындарының таралу ерекшеліктері

Көрінетін жарық дегеніміз —  ұзындығы 780 нм-ден (қызыл жарық) 400 нм (күлгін жарық) аралығында болатын электромагниттік толқындар. Әйтсе де, мұның физикалық  негізінде басқа электромагниттік толқындардан (радиотолқыннан, инфрақызыл, ультракүлгін, рентген және гамма сәулелерден) ешқандай өзгешелігі жоқ. Көрінетін жарықтың, сондай-ақ инфрақызыл және ультракүлгін сәуле шығару механизмі "Атомдық физика" тарауында қарастырылады. Артық энергиясы бар қозған атомдар энергиясы аз күйге ауысады да электромагниттік толқындар шығарады, демек, жарық шығарылады. Бұл процестің ұзақтығы 10 нс-ке созылады, сөйтіп, атом синусоиданың бір үзігін шығарады.

Оны толқындық цуг (цуг — немісше  салтанатты жүріс) деп атайды (4.9-сурет). Вакуумдегі толқындық цугтың ұзындығы l = сτ ≈ 3 м, жарық толқынның ұзындығы шамамен 10-6 м. Демек, толқындық цугке бірнеше миллион толқын ұзындығы сыяды екен. Күнделікті тұрмыста жарық бір уақытта көптеген әр түрлі жарық көздерінен таралады. Бүл толқындар бір-бірімен кездескенде қабаттасып жатады. Бірақ бір-бірінің әрі қарай таралуына кедергі келтірмейді. Сондықтан заттардың бейнесі бізге бұзылмай көрінеді. Себебі, электромагниттік толқындардағы электрлік және магниттік өрістер вакуумде таралғанда өздерінің бағыттарын өзгертпейді, электрлік және магниттік өрістердің кернеуліктерінің шамасы сол күйде болады.

Кеңістікте бір уақытта бірнеше  электромагниттік толкындар болған жағдайда олардың электрлік және магниттік өрістері суперпозиция принципі бойынша қосыладыФазалар ығысуы тұрақты және жиіліктері бірдей толкындардың қосылуы жарық толқындарының өзара әрекеттесуіндегі көңіл аударатын жағдай. Мұнда кеңістіктің кейбір нүктелерінде толқындардың қабаттасуынан бір-бірін күшейтетін, ал басқа бір нүктелерінде керісінше бір-бірін әлсірететін интерференция құбылысы байқалады. Экранда күңгірт және ашық жолақтар кезектесіп орналасады. Бұл интерференция құбылысы. Жарықтың интерференциясы механикалық толқындардың интерференциясы сияқты өтеді. Жарықтың минимум (әлсіреу) және максимум (күшею) шарттары (4.10) және (4.11) формулаларымен анықталады. Сонымен қатар жарық толқындары интерференциясының кейбір ерекшеліктері бар. Егер екі жарық көзінен бірдей жиілікті синусоидалық жарық толқындары шығарылса, онда олар кездескен жерде интерференция көрінісі пайда болады. Бірақ осы көріністі бір-біріне қатысы жоқ бірдей жарық шығаратын екі жарық көзінен шық қан толқындар арқылы алу мүмкін емес. Жарық толқындарының интерференция құбылысы жоқ деген қорытындыға келгендей боламыз.

Интерференция құбылысын 1675 жылы Томас  Юнг Ньютон, одан кейін Юнг және Френель байқаған. Мұны қалай түсіндіруге  болады? Шын мәнінде, мәселе толқынның  цугінде екен. Дененің әр түрлі  атомдары бір-біріне байланыссыз жарық  шығарады. Сондықтан олардың жиіліктерінің бірдей болуына қарамастан, әр цугтің фазасы әр түрлі. Ал бұл жарықтың фазасы ретсіз өзгеретін электромагниттік толқын екенін көрсетеді. Сонда екі толқынды бір-біріне қосқанда пайда болған қорытқы толқынның берілген нүктедегі амплитудасы да кездейсоқ түрде бір секундта миллион есе (максимум немесе минимум болып) өзгеріп отырады.

Жарық түскен бет біздің көзімізге  біркелкі жарық түскен беттей болып  көрінеді. Сондықтан жарық толқынының интерференциясы тек когерентті толқындар қабаттасқанда ғана пайда болады.