Как измерили длину световой волны

Еще со времен Ньютона, задолго до того, как было установлено, что свет - это электромагнитные колебания, ученые знали, что свет обладает волновыми свойствами. Но что именно колеблется в световой волне, стало ясно только после того, как появилась теория Максвелла. Тем не менее, даже не зная этого, физики создали стройную волновую теорию света и сумели измерить длину световой волны.

Рис. 16. Схема опыта для наблюдения интерференции: а - получение интерференционной картины от двух щелей S₁ и S₂; б - если разность хода лучей от щелей до точки М экрана d₂-d₁составляет целое число полуволн п*лямбда/2 то в точке М наблюдается максимум излучения.

Волновое движение характеризуется длиной волны, частотой колебаний и скоростью распространения волны. Но свет лампы накаливания обусловлен колебаниями громадного числа электронов в атомах раскаленного тела. В таком случае «комплектом» атомов излучается непрерывный набор частот в широком интервале значений. Если светом лампы накаливания осветить две щели, то стоящий за ними экран будет освещен равномерно. Точнее, освещенность экрана будет просто суммой освещенностей от двух щелей. Все будет совсем по-другому, если на две щели S₁ и S₂, расположенные на расстоянии 50 мкм друг от друга, направить свет квантового генератора — лазера (рис. 16, а, б). На экране появится интерференционная картина. Это результат сложения гармонических световых колебаний лазера, прошедших через щели. Гармоническими колебаниями называют такие, которые можно записать с помощью функции синуса или косинуса.

От лампы же интерференционной картины не получилось потому, что волны, излучаемые нагретыми телами, хаотичны, или, как говорят, с переменной фазой. В таком случае интенсивности просто складываются.

Однако интерференция была изучена задолго до появления лазеров с помощью обычных источников света. Для этого французский физик Френель соорудил изящные оптические системы — зеркала и бипризму. С их помощью он получал систему отраженных волн, которые интерферировали между собой.

Интерференционные методы исследования света позволяют не только измерять длину световой волны, но и измерять с необычайной точностью размеры предметов.

Специальный прибор — интерферометр, принцип действия которого основан на законах сложения, световых колебаний, дает возможность определить с высокой точностью длину волны оранжевой линии изотопа криптон-86 (см. ст. «Всему миру — одну меру»).

перейти к началу страницы