Монохроматичні світлові хвилі
У відповідності з електромагнітною теорією (розділ 5) плоска світлова хвиля, що поширюється вздовж напрямку , описується системою рівнянь для електричної та магнітної складових хвилі:
, (6.11)
де – відповідні амплітуди, w – циклічна частота хвилі,
– хвильове число (l – довжина хвилі),
– початкова фаза.
В більшості оптичних явищ дія світла на речовину визначається електричним вектором електромагнітного поля. Світлове випромінювання (
Гц) не призводить до намагнічування середовища. Тому, саме вектор
називають світловим вектором, а перше рівняння системи (6.11) називають рівнянням плоскої світлової хвилі.
Світлова хвиля називається монохроматичною, якщо амплітуда , частота
, а початок і кінець хвилі жодним чином не обмежені, тобто
. Однак, оскільки тривалість процесу випромінювання електромагнітних хвиль окремими атомами є скінченною
, то світло є сукупністю просторово обмежених хвиль (цугів). В подальшому, як правило, будемо оперувати поняттям монохроматичних світлових хвиль.
Якщо дві монохроматичні хвилі однакової частоти накладаються в певній точці простору, то їх різниця фаз
за рахунок випадковості і непередбачуваності початкових фаз не буде залишатись постійною в часі. Якщо ж обидві хвилі мають спільне походження
, то
. Хвилі однакової частоти, що мають постійну в часі різницю фаз, називають когерентними. Якщо врахувати, що хвильове число
,
де n – показник заломлення середовища, в якому поширюється хвиля, а – довжина світлової хвилі у вакуумі, то
.
Тут D – оптична різниця ходу когерентних світлових хвиль (променів), оскільки добуток називається оптичним шляхом променя. Зрозуміло, що для когерентних світлових хвиль оптична різниця ходу не залежить від часу.