Попречни бранови

Долго време, предците на брановата оптика Т. Јунг и О. Френел знаеја дека светлинските бранови се надолжни, односно се како звучни бранови. Во тоа време, светлинските бранови се перцепираат како еластични бранови во етер, кои го исполнуваат целиот простор и навлегуваат во секое тело. Се чинеше дека таквите бранови не можат да се наречат попречно.

Но, сè повеќе и повеќе експериментални докази и факти беа акумулирани, што не можеше да се објасни, претпоставувајќи дека светлинските бранови се надолжни бранови. Впрочем, попречните бранови може да постојат само во цврсти материи. Но, како може едно тело да се движи во солидна без отпор? Етер не мора да го забави движењето на телата. Во спротивно, законот за инерција не би се исполнил.

Може да се разгледа еден едноставен и корисен експеримент со турмалин кристал. Тој е транспарентен и има зелена боја.

Кристалот на турмалин има оска на симетрија. Овој кристал се смета за едноаксијален кристал. Земете правоаголна плоча турмалин, отсечена така што едното од нејзиното лице е паралелно со оската на самиот кристал. Ако зракот од електрична или сончева светлина е насочен нормално на оваа плоча, тогаш ротацијата на плочата околу неа нема да предизвика промена на интензитетот на светлината што поминува низ неа. Постои чувство дека минувачката светлина во турмалинот е делумно апсорбирана и стекната светло зелена боја. Ништо друго не се случува. Но, ова не е во ред. Бран светлина се здобива со нови својства.

Тие може да се детектираат ако зрак светлина поминува низ истиот втор кристал на турмалин, кој е паралелен со првиот. Со истата насока на оските на двата кристали, не се случува ништо љубопитно, само светлосниот зрак се ослабува со апсорпција, минувајќи низ вториот кристал. Но, со ротацијата на вториот кристал, ако првото остане неподвижно, ќе се најде интересен феномен наречен "светло амортизација". Во процесот на зголемување на аголот помеѓу двете дадени оски, сатурацијата на пренесениот зрак се намалува. Кога две оски се нормални едни на други, светлината не може да помине на сите. Тоа ќе биде целосно апсорбирано од вториот кристал. Како е објаснето ова?

Попречни светлосни бранови

Од описот на фактите прикажани порано, следи:

1. Прво, светлината која доаѓа од изворот на светлина е апсолутно симетрична во однос на насоката низ која се одвива ширењето. Кога дадениот кристал се ротира околу светлината која поминува, интензитетот на првиот експеримент не се менува.

2. Второ, бран што произлегува од првиот кристал нема да има аксијална симетрија. Интензитетот на пренесената светлина преку друг кристал зависи од нејзината ротација.

Надолжните бранови се разликуваат во целосна симетрија во однос на насоката на ширење. Осцилациите на надолжните бранови се случуваат по оваа насока, оваа осцилација и е оската на симетријата на бранот. Тоа е причината зошто да се објасни искуството со ротацијата на вториот кристал, имајќи го предвид светлинскиот бран надолжно, тоа не е можно: ова се попречни бранови.

Можете целосно да го објасните искуството со две претпоставки:

Претпоставката број еден директно се однесува на светлина: светлосни бранови се попречни бранови. Но, во зрак на светлосни бранови инциденти од изворот на светлина, постојат осцилации на различни насоки кои се нормални на правецот по кој овој бран се шири. Во овој случај, земајќи ја предвид таквата претпоставка, можеме да заклучиме дека бранот на светлината има аксијална симетрија, во исто време попречно. На пример, брановите на површината на водата немаат таква симетрија, бидејќи вибрациите на водни честички се случуваат исклучиво во вертикалната рамнина.

Бранови на светлина со осцилации во различни насоки, кои се нормални на правците на размножување, се нарекуваат природни. Ова име е оправдано, бидејќи во стандардни услови, различни светлосни извори создаваат такви бранови. Оваа претпоставка се објаснува со резултатите од првиот експеримент. Ротацијата на турмалинскиот кристал не ја менува сатурацијата на пренесениот зрак на светлината, бидејќи овој инцидентски бран има аксијална симетрија, иако е попречен бран.

Втората претпоставка се однесува на самиот кристал. Турмалин има способност да помине светлосни бранови со вибрации кои се случуваат во одредена рамнина. Ова светло се нарекува поларизирано (или рамнополаризирано). Таа се разликува од природните, неполаризирани.

Оваа претпоставка се должи на второто искуство. Рамно-поларизираната светлина (бран) произлегува од првиот кристал на турмалин. При преминување на кристали под агол од деведесет степени, бранот не може да помине низ вториот. Ако аголот на крстот е различен, тогаш ќе помине осцилациите, чија амплитуда ќе биде еднаква на проекцијата на амплитудата на бранот што минува низ првата плоча во насоката на втората оска. Ова е доказ за теоријата дека светлинските бранови се попречни бранови.