Światło
Natura światła pozostawała tajemnicą aż do drugiej polowy XIX wieku kiedy to James Maxwell sformułował podstawy teorii elektromagnetyzmu i kiedy przewidziano istnienie fal elektromagnetycznych. Założenie, że światło jest taką właśnie falą pozwoliło w spójny i konsekwentny sposób wyjaśnić wszystkie znane w owym czasie własności światła.
Podkreślono, że istotnym zjawiskiem towarzyszącym ruchowi ładunków było istnienie pola magnetycznego. Niesprecyzowano jednak względem jakiego układu odniesienia poruszają się te ładunki. Z ruchem ładunku względem układu nieruchomego wiążemy obecność pola magnetycznego, a tymczasem w układzie ruchowym związanym z tym ładunkiem obserwuje się istnienie pola elektrycznego: to samo zjawisko opisujemy raz jako magnetyczne, drugi raz jako elektryczne. Nie ma w tym jednak żadnej wewnętrznej sprzeczności: bezwzględny sens ma tylko pole elektromagnetyczne ujawniające się (zależnie od układu odniesienia) bądź jako elektryczne bądź jako magnetyczne, bądź równocześnie objawiają się jego oba oblicza. Ważne jest to, że wokół ładunków zawsze obserwuje się przynajmniej jedno z tych pól. Tak więc istnieje jedno pole elektromagnetyczne. Jeśli jest ono okresowo zmienne, to rozchodzenie się tego pola jest procesem falowym - falą elektromagnetyczną.
Falę elektromagnetyczna można traktować jako przenoszenie drgań pola elektromagnetycznego od jednego punktu przestrzeni do drugiego. Podobnie wygląda obraz fal mechanicznych polegających na przekazywaniu drgań cząstek ośrodka od jednej cząstki do drugiej. Istotna różnica miedzy falami mechanicznymi a elektromagnetycznymi polega na tym, że do rozchodzenia się fal, np. dźwięku potrzeby jest ośrodek materialny, natomiast fale elektromagnetyczne nie wymagają obecności ośrodka i mogą się rozchodzić również w próżni.
Wiąże się to z istotą obu rodzajów fal: fale mechaniczne polegają na przekazywaniu od punktu do punktu zmian położenia prędkości czy ciśnienia konkretnych obiektów materialnych - cząstek, gdy tymczasem fale elektromagnetyczne wiążą się ze zmianą natężeń pól: elektrycznego i magnetycznego, istniejących również w próżni.
Zmieniające się pole elektryczne wytwarza wokół siebie zmienne w czasie wirowe pole magnetyczne, które z kolei wytwarza zmienne, również wirowe, pole elektryczne.
Fale elektromagnetyczne można podzielić na kilka grup zależnie od kształtu czoła fali.
Szczególnie proste są fale płaskie i kuliste. Bieżącą falę płaską, a więc taką falę, której czołem jest płaszczyzna o równaniu X = const. można opisać za pomocą wzoru ............................
Fale elektromagnetyczne zachowują się podobnie jak inne fale: mogą interferować ze sobą powodując w szczególności powstanie fal stojących, mogą się uginać na ciałach "nieprzezroczystych" dla innych lub na szczelinach "przezroczystych" (o ile spełnione są warunki dyfrakcji) . Jako fale poprzeczne mogą być polaryzowane.
Teoria Maxwella przewidziała też prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych.
Zależy ona od własności ośrodka, w którym fale biegną, i np. w próżni wynosi C=3x10 do 8 m/s, a w powietrzu jest niewiele mniejsza.
Ważna cechą charakteryzującą falę jest kierunek wektora elektrycznego, tak zwany kierunek polaryzacji fal. W ośrodkach jednorodnych w których nie występują żadne przeszkody, fala rozchodzi się prostoliniowo. Kierunki rozchodzenia się fali nazywamy promieniami (w szczególnych przypadkach - światła, promieniami świetlnymi.
Data dodania: 2002-04-15