Свет как волна умеет делать четыре вещи, только с гораздо более мутными названиями, чем в геометрической оптике: он умеет испытывать интерференцию, дифракцию, поляризацию и дисперсию. Последние две вещи в школе почти не проходят, их только кратко обозначают и говорят, что они есть, верьте в них, их не может не быть. Попробуем аккуратно разложить эти страшные слова по полочкам.
Интерференция. Это когда две волны света накладываются друг на друга. Но если б всё было так просто! Интерференцию могут испытывать только когерентные волны. Спокойно, это последнее новое умное слово, дающее удар кувалдой по голове в этом абзаце. "Когерентные" можно перевести на нормальный русский как "синхронные", "согласованные". У когерентных волн одинаковая частота (одинаковая длина волны), плюс волны всегда идут так, что разность их фаз в любой точке пространства остаётся постоянной. То есть самый простой случай - это надо взять график синуса, скопировать его и поместить точь-в-точь под первым. Это будут две когерентные волны. Более сложный пример - вниз вместо синуса поставить косинус того же. Он будет сдвинут на 90 градусов (пи/2), но при этом разница между фазами (стадиями колебаний) всегда будет оставаться в эти 90 градусов, или пи/2, и длина волн тоже будет одинакова, так как синус и косинус берутся от одного и того же. Это тоже когерентные волны. Самый сложный пример - это надо взять обычную включённую лампочку, загородить её непрозрачной ширмой, а затем в последней вырезать две одинаковых дырки. Эти две дырки тоже будут источниками двух когерентных волн света! Вот такие две волны и будут интерферировать (жуткое словечко). Означает это следующее: при наложении друг на друга такие волны будут ослаблять или усиливать интенсивность света друг от друга. Именно это явление, вместе с добавлением прилагательного "когерентные" перед словом "волны", и является интерференцией. Почему так уцепились за когерентность - да потому, что обычные волны света разбросаны по частотам и фазам как хочешь, и любые две такие волны при наложении практически не будут обращать внимания друг на друга вообще. А когда у двух волн длина одинаковая, то они начинают "принюхиваться" друг к другу в каждой точке, пока бегут вместе. В одной из точек может оказаться, что одна волна пришла "в самом расцвете сил" - то, что колеблется, добралось до своей амплитуды, и вторая так же. Тогда это будет интерференционный максимум - свет станет в два раза ярче. А если наоборот - одна волна придёт в самом расцвете сил, а другая в самом упадке сил (тоже будет в амплитуде, но со знаком "минус", выражаясь совсем мозгодробительным языком - иметь сдвиг по фазе на пи относительно первой волны). Тогда эти две амплитуды "скушают" друг друга, в итоге получится ноль - вместо света получится темнота. Чтобы увидеть эти "свет и тьму", достаточно на месте накладывающихся когерентных волн поставить какой-нибудь белый экран - именно так и поступил товарищ по фамилии Юнг, поставив после лампочки и ширмы с двумя дырками в ней этот самый экран. На экране можно было увидеть чередование цветных и тёмных полосок. Почему цветных? Потому, что здесь придётся вспомнить: белый - это для нас цвет, а для света - это смесь всех цветов радуги. Каждый из этих цветов имеет свою длину волны и будет по-своему интерферировать. Поэтому вместо белого пятна будет немного размазанное пятно в виде радуги, дальше слева и справа от него - темнота, ещё дальше - снова "радуга", причём в расстояние между цветными полосками будет вкрапливаться темнота, а сами полоски будут становиться всё тусклее и тусклее - волны света тоже умеют затухать.
Да, заранее хочу предупредить: самостоятельно вырезать дырки в доске и прикладывать её к лампочке можно, но такой же результат при этом не выйдет! Секрет в размерах прорезей: их диаметр они должен быть примерно равен длине волны света.
Дифракция. Это что-то, очень похожее на интерференцию, только с добавлением условий. В самом широком смысле это круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах. Или это явление, названное "огибание волнами препятствия". Совсем по-простому - отклонение от законов геометрической оптики. По-моему, никто до сих пор не может определить это сложное слово каким-то более-менее удобоваримым хотя бы с точки зрения русского языка определением. У всех это что-то неопределённое, типа "комплекс явлений". По сути, дифракция всего лишь означает, что при проходе через ту же щель в доске каждая точка в такой щели будет источником вторичных волн, и эти вторичные волны будут когерентными и будут интерферировать. Всё! Всё остальное - как в интерференции: снова радужные пятна, темнота и так далее. Разница между ними двумя в том, что когерентные волны (только интерференция) можно создать не только препятствием, но и без них - например, лазером. Если включить два одинаковых лазера и направить их лучи в одну точку, то это будет только интерференция, а если делать так, как Юнг - то это получится интерференция, возникшая в результате дифракции. Во как!
Поляризация. Самое сложная для представления штука, но её в школе могут даже и не проходить (разве что в школах с углублённым изучением физики и всё в том же 11-м классе). Во-первых, забиваем на эти страшные когерентности и щели - для поляризации достаточно одной волны. Во-вторых, поляризироваться может только поперечная волна - а возникает она тогда, когда направление возмущений в ней станет меняться относительно направления её распространения. В продольной волне такого быть не может в принципе, потому что у неё эти два направления всегда совпадают. Теперь попробуем сообразить, что это за хитрая комбинация слов и что это вообще всё означает. Когда волна не поляризована, у неё есть просто колебание двух векторов E и B. Поляризоваться может каждый из них, но чтобы совсем не накручивать, представлять это лучше на примере только одного из них. Вот колеблется одна величина: сначала большая, потом всё меньше, потом вообще ноль, потом становится отрицательной, потом увеличивается, потом снова ноль, потом снова бежит к самому большому своему значению, и так далее. Что будет, если волна, в которой колеблется эта величина, станет поляризованной? Эта вещь по-прежнему будет колебаться, но только колебаться, описывая какую-то определённую фигуру! То есть, допустим, если взять хоть тот же маятник в виде груза на ниточке: если его качать строго влево-вправо, то его координата будет линейно поляризована - она будет "ходить" только по прямой, влево-вправо, не уходя никуда в сторону (описывать воображаемую прямую линию). А если раскрутить его вокруг того места, где подвешена нитка, а потом отпустить - тогда получится круговая поляризация: координата будет описывать воображаемый круг. В самом широком смысле есть ещё эллиптическая поляризация, если описываемая фигура - эллипс, в простонародии "овал". Круг - частный случай овала, кстати, так что, по сути, круговая поляризация - это та же эллиптическая, только в более узком виде. Опять начинаю заплетать умными фразами...
А теперь всю матрёшку складываем обратно. Этот круг описывается колебаниями вектора амплитуды той величины, которая колеблется - то бишь того же вектора напряжённости. То есть ту же кругло поляризованную волну можно представить не в виде синуса, а в виде спирали типа той, что в пружине, внутри которой при её "вращении" бегает по кругу амплитуда вектора напряжённости. Ужас! А теперь нужно добавить сюда второй вектор - B - и пустить их всех гулять в пространстве со своей скоростью в 300 тыщ километров в секунду. Вот это будет кругло поляризованная волна света. Честно, даже сейчас при всём богатстве воображения никак не могу это представить! Но проблема в том, что всему этому ужасу сумели найти применение! А именно: свет от солнца, проходя через наше небо, частично поляризуется - какие-то из его составляющих цветов начинает колбасить подобным образом (мы глазами этого, естественно, не видим). Но если прикрутить на фотоаппарат специальный поляризатор - круглую линзу с тонкой щелью, которую можно поворачивать, - то при определённом угле поворота весь свет, линейно поляризованный в плоскости, перпендикулярной плоскости щели, не сможет пройти. Итог - более сочные цвета на фотографии (например, ярко-синее небо вместо голубого или сочно-зелёная трава вместо блеклой), уходит только "ненужное", "лишнее" освещение, которое только зря осветляет фотку.
