Переміщуються не частки, а їх стан – тобто переміщується збудження

Але і світло розповсюджується прямолінійно!

Таким чином, яка природа виникнення світла?

Тема № 2. Походження (виникнення) світла

Питання походження (виникнення) світла надзвичайно важливе з усіх точок зору, оскільки відкриває шляхи до створення штучних джерел світла. Це – з практичної точки зору.

Не менш важливим є і теоретичний аспект тому, що вивчення цього питання набагато збагачує знання людини про природу не тільки світла та оптичних явищ, а й Світу в цілому.

Як не дивно, але Ньютон, який все своє життя присвятив вивченню механіки, також доклав своїх зусиль також у вивчення оптичних явищ. В механіці він досяг величезних успіхів і довів, що тіло, на яке не діють зовнішні сили, рухається рівномірно та прямолінійно.

Далі. Ньютон встановив, що кулька падаючи під кутом a на тверду поверхню, відбивається під таким же кутом.

Але і світло відбивається від дзеркальної поверхні під тим же кутом, під яким падає на поверхню відбивання!

Ньютон, як патріот своєї теорії механічної будови світу, висунув наступну гіпотезу. Він стверджував, що з тіл, які світяться, витікають світлові частки, які летять прямолінійно, згідно законів механіки (закон інерції). Цим законом, на думку Ньютона, пояснюється закон прямолінійного розповсюдження світла.

Таким чином, можна вважати Ньютона засновником корпускулярної теорії світла.

Проте в епоху Ньютона було здійснено визначення швидкості розповсюдження світла в міжпланетному просторі (Рьомер, 1676р.). Це визначення дало величину 300 000.0 км/сек.

Опоненти Ньютона вважали неприйнятною можливість існування часток, що переносяться у просторі з такою швидкістю.

В 1746 р. Ейлер висунув ще одне заперечення проти теорії витікання часток. Адже, якщо Сонце випромінює у всі боки безперервно потоки світлової речовини і при тому з такою гігантською швидкістю, то треба очікувати, що Сонце скоро вичерпає свої ресурси або що на ньому відбудуться суттєві зміни.

Сучасник Ньютона Гюйгенс виступив з іншою теорією світла (1690 р.). Він звернув увагу на аналогію між багатьма акустичними і оптичними явищами.

Гюйгенс вважав, що світлове збудження необхідно розглядати як пружні імпульси, яки розповсюджуються в особливому середовищі – в Ефірі. Ефір, як вважав Гюйгенс, заповнює весь простір як всередині матеріальних тіл, так і між ними. Величезна швидкість розповсюдження світла обумовлюється властивостями ефіру (його пружністю та щільністю). При цьому не передбачається надшвидкого переміщення часток ефіру.

По аналогії частки води не можуть швидко переміщуватись у просторі, а от хвилі на поверхні води можуть переміщуватись з надзвичайно великими швидкостями. Частки води всього-на-всього досить повільно переміщуються вгору-вниз (коливаються), тобто знаходяться у збудженому стані. Цей збуджений стан завдяки пружним зв’язкам між молекулами води передається від частки до частки і збудження переміщується у просторі.

Для прикладу: „хвилі” які створюють уболівальники на футбольному матчі піднімаючись на ноги та сідаючи на місце. Швидкість такої „хвилі” набагато вища за ту з якою може пробігти подібну відстань спринтер.

Гіпотеза Гюйгенса щодо розповсюдження світла

Недоліки		Гюйгенс не передбачав періодичності в світлових явищах, не використовував поняття „довжина хвилі”, фази і тому подібних характеристик хвильових процесів, якими користуються зараз.
Досягнення		Гюйгенс стверджував, що світло розповсюджується сферичними поверхнями подібно хвилям, які спостерігаються на поверхні води, коли в неї кинути камінь.

Таким чином Гюйгенс започаткував розвиток хвильової природи світла, проте сама теорія світлових хвиль розроблялася в XIX сторіччі Юнгом та Френелем.

Максвеллом було доведено, що зміни електромагнітного поля не залишаються локалізованими у просторі, а розповсюджуються в вакуумі зі швидкістю, рівній швидкості світла.

Виходячи зі своїх досліджень Максвелл в 1865р. сформулював висновок, що світло є електромагнітне явище.

Згідно Максвела:

(2.1)

- швидкість світла у вакуумі;

- швидкість світла в середовищі;

- діелектрична проникність середовища;

- магнітна проникність середовища.

Оскільки (показник заломлення, який показує в скільки разів швидкість світла в середовищі менша за швидкість в вакуумі, то

(2.2)

Остання формула дає зв‘язок між оптичними, електричними та магнітними характеристиками речовини.

Проте та - макроскопічні характеристики речовини і з формули (2.2) не виходить залежність показника заломлення від довжини хвилі, яка спостерігається на досліді, тобто n = f (l).

Необхідно було створити теорію, яка б враховувала мікроскопічні характеристики речовини та їх вплив на механізм взаємодії речовини та світла.

Таку теорію створив Лорентц (1896 р.) – електронна теорія. В даній теорії передбачалося, що електрони, які входять до складу атомів, можуть виконувати в межах атомів коливання з певним періодом. Ці коливання дозволили пояснити явища поглинання та випромінювання світла речовиною. Крім того – залежність n = f (l), тобто дисперсію світла, оскільки діелектрична проникність виявляється в рамках електронної теорії залежною від частоти електромагнітного поля, тобто від довжини хвилі: = f (l).

В 1900 р. Планк сформулював теорію квантів, яка перенесла ідею дискретності з вчення про молекулярну будову речовини, на електромагнітні процеси, в тому числі на процеси випромінювання світла.

Дата добавления: 2014-01-11