Развитие представлений о свете в XVII—XX веках

Вопрос, что представляет собой свет и каковы его свойства, волновал учёных ещё в глубокой древности. Учение о све­те развивалось таким образом, что ряд законов, которым подчиняются световые явления, был установлен раньше, чем стало понятно, какова же природа света. К таким законам относятся законы прямолинейного распространения, отражения, преломления, полного внутреннего от­ражения света. Однако объяс­нение эти законы получили существенно позже.

В XVII в. итальянский учёный Ф. Гримальди (1618—1663), проведя серию опытов, обнаружил, что свет отклоняется от прямолинейного распространения и при определённых условиях это отклонение можно наблюдать. Данное явление он назвал дифракцией и объяснил её на основе волновой теории, используя аналогию с распространением волн на поверхности воды.

В дальнейшем английский физик Р. Гук (1635—1703) объяснил наличие разных цве­тов сложением колебательных движений ча­стиц среды. Решающий шаг в обосновании волновой теории света был сделан голланд­ским учёным X. Гюйгенсом (1629—1695; рис. 133), который ввёл волновой принцип, позволивший объяснить явления отражения и преломления света и вывести соответствую­щие законы. Он полагал, что свет распростра­няется так же, как и звук, — в виде волны в упругой среде.

Волновые представления о свете в XVIII—XIX вв. получили развитие в работах англий­ского учёного Т. Юнга (1773—1829) и фран­цузского физика О.-Ж. Френеля (1788—1827), которые, разделяя идеи Гюйгенса о характере распространения света, полагали, что цвет зависит от частоты колебаний среды. Юнг ввёл по­нятие интерференции, объяснил его и сформулировал условия интер­ференции. А Френель объяснил явление дифракции и построил тео­рию этого явления.

Параллельно с волновой теорией света существовала корпускуляр­ная теория, которой придерживался И. Ньютон. Он полагал, что све­тящиеся тела испускают поток маленьких частиц (корпускул), кото­рые движутся с определённой скоростью. При переходе света из одной среды в другую скорость изменяется. В то же время Ньютон не отвер­гал полностью волновую теорию, пытаясь объяснить некоторые явле­ния с её позиций.

Загрузка...

В конце XIX в. выяснилось, что волновая теория света не может объяснить происхождение линейчатых спектров, характер излучения тел, экспериментально установленные законы фотоэффекта. Эта про­блема была решена благодаря работам немецких физиков М. Планка (1858—1947) и А. Эйнштейна. По их мнению, свет представляет собой поток частиц — фотонов, обладающих энергией и импульсом. Планк и Эйнштейн объяснили и законы фотоэффекта, и происхождение линей­чатых спектров, полагая, что в процессе взаимодействия света с веще­ством энергия и импульс порциями передаются веществу.

Важно, что в современной физике представление о свете как о пото­ке частиц не противоречит представлению о нём как о волне. В частно­сти, явления интерференции и дифракции хорошо объясняются на основе волновой теории. Это свидетельствует о том, что свет обладает двойственностью свойств, называемой корпускулярно-волновым дуа­лизмом. Материал с сайта http://doklad-referat.com

Огромное значение в понимании природы света сыграли работы ан­глийского физика Дж. Максвелла, создавшего теорию электромагнитного поля и показавшего, что свет — электромагнитная волна и подоб­но всем электромагнитным волнам может распространяться в вакуу­ме. Максвелл вычислил скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме она равна 300 000 км/с.

Рис. 133. Христиан Гюйгенс

На этой странице материал по темам:

• Развитие представлений о свете

• Развитие биологии в 17-20 веках

Вопросы по этому материалу:

• Как развивалось учение о свете в XVII—XX вв.?

• Приведите доказательства электромагнитной природы света.