Cтраница 1
Теория Гюйгенса давала возможность весьма просто объяснить явления отражения и преломления света, но оставляла совершенно открытым вопрос о характере световых колебаний и о свойствах эфира как упругой среды вне и внутри весомых тел. [1]
Против теории Гюйгенса были высказаны в 1681 г. в Journal des Savants de Paris некоторые слабые возражения, на которые Гюйгенс дал поверхностный и мало удовлетворительный ответ. [2]
Современная электромагнитная теория света отличается от теории Гюйгенса, прежде всего, упразднением эфира как вспомогательной передаточной инстанции. [3]
Вначале теория Ньютона имела более широкое распространение, чем теория Гюйгенса, нов XIX в. Френеля, посвященных исследованию явлений интерференции и дифракции, она была отвергнута и забыта. [4]
Естественной и исторически обусловленной явилась и теория Декарта - Ньютона, в которой свет рассматривался как поток корпускул, и теория Гюйгенса о световых волнах в мировом эфире. [5]
Знаменательно, что Малюс сформулировал свою теорему для задач геометрической оптики, которые, ввиду принципа наименьшего времени ( принципа Ферма), можно рассматривать как вариационные задачи с разрывным лагранжианом определенного вида. Теория Гюйгенса, которая легла в основу этой главы, также была развита им применительно к задачам геометрической оптики, и в значительной степени то же замечание относится к Гамильтону, вкладом которого в теорию мы займемся позже. В этом отношении точка зрения перечисленных авторов оказалась ближе к современным задачам, чем пришедшая ей на смену классическая теория, в которой предполагается высокая степень гладкости. [6]
Основы волновой оптики были заложены Гюйгенс ом 240 лет назад. В теории Гюйгенса представление о световом луче имеет второстепенное значение. Метод объяснения оптических явлений, установленный Г ю й-генсом состоял в том, что каждую точку всепроникающей, идеально-упругой г среды - мироврго эфира - рассматривали как самостоятельный центр волн упругой деформации эфира, вызванной колебательным движением: данной точки. [7]
Современник Ньютона Гюйгенс выступил с другой теорией света - волновой. Согласно теории Гюйгенса свет распространяется вследствие волнового движения особой среды - эфира. Эфир заполняет все мировое пространство, пронизывает вещество и обладает определенными механическими свойствами - упругостью и плотностью. [8]
Основы волновой оптики были заложены Гюйгенсом в XVII в. В теории Гюйгенса представление о световом луче имеет второстепенное значение. [9]
В восемнадцатом столетии физики почти единодушно придерживались ньютоновской корпускулярной теории ( примерно 1680 г.), согласно которой свет состоит из комбинаций очень маленьких частиц, вылетающих из источника света. Волновая же теория Гюйгенса ( 1690 г.) насчитывала лишь нескольких сторонников ( в их числе был и великий математик Леонард Эйлер), Однако положение вещей в корне изменилось к началу девятнадцатого века, когда благодаря открытию Юнга - выяснилось, что при определенных условиях два световых луча могут взаимно ослаблять друг друга - явление, совершенно необъяснимое с точки зрения корпускулярной теории. Дальнейшие исследования Юнга и Френеля неопровержимо подтвердили волновую концепцию Гюйгенса, ибо явление интерференции нельзя объяснить иначе как с помощью волновой теории. [10]
Задачи, возникающие при изучении дифракционных явлений, достаточно трудны. Поэтому большое применение находят приближенные методы решения, и в частности теория Гюйгенса - Френеля. На практике широко используют приближения, связанные с распространением волн, - приближения Френеля и Фраунгофера. А, где D - размер объекта, на котором происходит дифракция. [11]
Интересно отметить, что точно такой же эффект наблюдали примерно за 100 лет до опытов Рамзауэра-Таунсенда с рассеянием корпускул, которые, по теории Ньютона, образовывали световые пучки. Но в то время это привело к почти мгновенному отказу от корпускулярной теории света Ньютона и торжеству волновой теории Френеля, которая была прямой наследницей теории Гюйгенса, вытесненной примерно за полтора века до этого из науки корпускулярной теорией Ньютона. Корпускулярная теория Ньютона была господствующей примерно в течение полутора веков, но после экспериментального обнаружения эффекта, аналогичного эффекту Рамзауэра-Таунсенда, была в течение нескольких месяцев всеми отвергнута. [12]
Константы vi, vi, из называются главными скоростями. В результате световая волна, падающая на кристалл, разделяется на две ( различно поляризованные) волны и мы получаем явление двойного лучепреломления. Элементарные волновые поверхности теории Гюйгенса образуют двойное семейство сложных поверхностей четвертого порядка, хотя они и остаются сферами при соответствующих геометриях. [13]
В то же самое время Ньютоном была предложена теория истечения света. Вначале теория Ньютона имела более широкое распространение, чем теория Гюйгенса, но в XIX веке под влиянием классических трудов Френеля, посвященных исследованию явлений интерференции и диффракции, она была отвергнута и забыта. [14]
Лабораторные методы определения скорости света, позволяющие производить эти измерения на коротком базисе, дают возможность определять скорость света в различных средах и, следовательно, проверять соотношения теории преломления света. Как уже неоднократно упоминалось, показатель преломления света в теории Ньютона равен п - sin i / sin r t 2 / t i, а в волновой теории п sin г / sin т - V. Еще Араго видел в этом различии возможность experimentum crucis и предложил идею опыта, который был выполнен позднее Фуко, нашедшим для отношения скоростей света в воздухе и воде значение, близкое к 4 / 8, как следует по теории Гюйгенса, а не 3 / 4, как вытекает из теории Ньютона. [15]