Монохроматическая волна
Монохроматическая волна — модель в физике, удобная для теоретического описания явлений волновой природы, означающая, что в спектр волны входит всего одна составляющая по частоте.
Основные свойства
Монохроматическая волна — строго гармоническая (синусоидальная) волна с постоянными во времени частотой, амплитудой и начальной фазой.
Бегущая монохроматическая волна
Вектор Умова-Пойнтинга [math]\displaystyle{ \vec S = \left[ \vec E \times \vec H \right] }[/math] — вектор, направление которого совпадает с направлением распространения энергии в электромагнитной волне, а модуль [math]\displaystyle{ |S| }[/math] равен потоку энергии.
Стоячая монохроматическая волна
Стоячая монохроматическая волна — волна, формирующаяся при распространении двух плоских монохроматических электромагнитных волн одинаковой поляризации навстречу друг другу.
Уравнение монохроматической волны
Монохроматическая волна с фазовой скоростью [math]\displaystyle{ v }[/math] удовлетворяет уравнению
- [math]\displaystyle{ \nabla^2 \Psi - \frac{1}{v^2} \frac {\partial^2 \Psi}{\partial t^2} = 0 }[/math] .
Частное решение этого уравнения имеет вид:
- [math]\displaystyle{ \Psi = u e^{-i \omega t} = u e^{-\frac{i}{\hbar}Et} }[/math] ,
где [math]\displaystyle{ \omega }[/math] — частота волны.
В природе и технике
На практике чисто монохроматическая волна не осуществима, так как должна была бы быть бесконечной - прежде всего, во времени. Реальные процессы излучения ограничены во времени, и поэтому под монохроматической обычно понимается волна с очень узким спектром. Чем уже интервал, в котором находятся частоты реальной волны, тем «монохроматичнее» излучение.
В природе и технике наиболее близко к монохроматическому излучение отдельных линий спектров испускания свободных атомов и молекул. Эти линии соответствуют переходу атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей, а частоты соответствующих монохромных волн равны разнице уровней энергии, поделённой на постоянную Планка.
Связанные понятия
Когерентность
Две волны или несколько волн являются полностью когерентными, если частоты их одинаковы, амплитуды и разность фаз постоянны. Длина когерентности для таких волн равна бесконечности.
Плоскость поляризации — плоскость, задаваемая вектором напряжённости электрического поля E и вектором, указывающим направление распространения электромагнитной волны.
Примечания
Источники
- Монохроматический свет — статья из Большой советской энциклопедии.
Для улучшения этой статьи желательно: |