В прошлом уроке свет вёл себя как лучи. Теперь сюрприз: свет — это волна (а на самом деле и то и другое!). Волновая оптика объясняет, откуда берутся радуги, что такое интерференция и почему некоторые поверхности переливаются.
Свет — электромагнитная волна: колеблются электрическое и магнитное поля. Характеристики волны:
Видимый свет — крошечная часть спектра: от фиолетового (λ≈400 нм) до красного (λ≈760 нм). Радиоволны длиннее, гамма-лучи короче, а ты живёшь в этом узком окошке видимости.
Когда две когерентные волны встречаются, они складываются: гребень с гребнем — вспышка (усиление), гребень с впадиной — темнота (погашение). Разница хода определяет результат:
Мыльные пузыри переливаются, потому что плёнка разной толщины по-разному интерферирует со светом. Бензин на луже — тоже. Это не краска, это интерференция.
Волны огибают препятствия. Звук легко обходит угол, свет — почти не обходит, пока не сузить щель или не упереться в край. Дифракционная решётка — стекло с тысячами щелей — разлагает белый свет на спектр.
Дифракционная решётка — это как линейка с точностью до нанометра. С её помощью узнают химический состав звёзд: линии в спектре = какие элементы светятся.
Скорость света в веществе зависит от длины волны. Красный преломляется слабее, фиолетовый сильнее. Белый свет раскладывается на радугу — это дисперсия.
Именно поэтому призма даёт спектр, а радуга появляется на каплях дождя, каждая из которых работает как мини-призма.
Обычный свет — волны, дрожащие во всех плоскостях. Поляризатор пропускает колебания только в одной плоскости. Поэтому поляризационные очки убирают блики: свет, отражённый от воды, поляризован горизонтально.
Волновая оптика — полная правда о свете, но не последняя. Когда вопрос про взаимодействие света с веществом (фотоэффект!), выясняется, что свет ведёт себя как частицы — кванты. Это тема квантовой физики.
Каждый элемент даёт свой уникальный набор линий — как отпечаток пальца. Так астрономы понимают, из чего состоят далёкие галактики.