Вход

Развитие взглядов на теорию света

Реферат по физике
Дата добавления: 15 апреля 2003
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 98 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Во второй половине XVII века были заложены основы физической оптики . Ф . Гри мальди открывает явление дифракции света (оги бание светом препятствий т.е . отклонение его от прямолинейного распространения ) и выск азывает предположение о волновой природе свет а . В опубликованном в 1690 г . "Трактате о с вете " Х.Гюйгенсом был сформирован принцип , согл асно которому каждая точка пространства , кото рой достигла в данный момент распространяющая ся волна , становится и с точником эл ементарных сферических волн , и на его осно ве вывел законы отражения и преломления с вета . Гюйгенсом было установлено явление поля ризации света - явление , происходящее с лучом света при его отражении , преломлении (особен но при двойном преломлении ) и за ключающееся в том , что колебательное движение во всех точках луча происходит лишь в одной плоскости , проходящей через направлен ие луча , тогда как в неполяризованном луче колебания происходят по всем направлениям , перпендикулярно к лучу . Гюйгенс , разр а ботав идею Гримальди о том , что св ет распространяется не только прямолинейно с преломлением и отражением , а и с разб иением (дифракция ), дал объяснение всем известн ым оптическим явлениям . Он утверждает , что световые волны распространяются в эфире , пред став л яющем собой пронизывающую все тела тонкую материю .(1) Но что есть волна ? Волна обязательно движется в каком то носителе , в котор ом и происходят периодические колебания . Но при распространении волны , например , на пове рхности воды , не происходит перемещения воды в направлении распространения волны - при этом поверхность воды движется лишь ввер х и вниз . Но волна при своем перемещен ии передает действие от одной точки к другой . Аналогичным образом обстоит дело с распространением звуковой волны , но в это м случа е волны распространяются в пространстве по всем направлениям . О светов ых колебаниях можно судить по косвенным э ффектам . Явление интерференции дает и свидете льство о волновой природе света . Примером интерференционного эффекта является появление ок рашенных п о лос или колец , которые являются при растекании тонкого слоя неф ти на поверхности воды . Свет в этом сл учае сначала отражается от верхней поверхност и пленки , а затем от нижней . Поэтому ко лебания в световом луче , которые отражаются от нижней поверхности плен к и , о тстают от колебаний в луче , отраженном от ее поверхности , причем это отставание рав но расстоянию , равному удвоенной толщине плен ки . Оба отраженных луча в этом случае интерферируют так , что если толщина пленки равна четверти длины волны , то второй л уч о тстает от первого на полови ну волны . Наложение гребня волны , отраженной от другой поверхности , дает темноту . Белый свет в результате интерференции после от ражения становится окрашенным . (3) Ньютон сначала в своих докладах в Лондонском Королевском обществе и затем в "Оптике " (опубликованной в 1706 г .) изложил свою концепцию света . Следуя своему феномен ологическому методу , Ньютон экспериментально иссл едовал явление дисперсии (разложение белого с вета при помощи призмы в спектр ), заложил основы оптической спек т роскопии : он установил , что каждому цвету соответствует определенная длина световой волны и опре делил их . Ньютон показал , что цвета создаю тся не призмой . а являются компонентами бе лого света . Он видел слабость волновой кон цепции в том , что она оказалась н е в состоянии объяснить явление дифра кции света - огибание светом препятствий (это удастся сделать с позиции волновой концепц ии более столетия позже Френелю ). Ньютон ж е явление дифракции объяснял на основе по лярности , присущей световому лучу . Другим недо с т атком волновой концепции было е е требование допустить существование эфира-среды , в которой распространяется свет . Тот фак т , что движение планет и комет в небес ном пространстве не встречает заметного сопро тивления , которое обязательно отразилось бы н а прав и льности движения , позволил Ньютону существование такой среды подвергнуть сомнению . А если отбросить возможность суще ствования такой среды , то гипотеза о распр остранении света через нее утрачивает смысл . (Критикуя волновую концепцию света , представл яющую с в ет в виде распространяющи хся в эфире механических волн , Ньютон не мог еще предположить , что световые волны могут иметь не механическую природу .) Устранение трудностей , стоящих перед волн овой концепцией света , Ньютон видел на пут и рассмотрения света как со стоящего и з корпускул - своеобразных "малых тел " (атомов ), которые могут взаимодействовать с частицами вещества . Такие тела , по его мнению , прох одят через однородные среды "без загибания ". Важно отметить , что , сравнивая волновую и корпускулярную концепци ю света , Ньюто н не высказывается безоговорочно в пользу одной из них . Его высказывания многими исследователями его творчества трактуются как своеобразный синтез волновой и корпускулярных концепций (предвосхитивший гипотезу де Бройл я , высказанную в 1924 г .). Открытие явление поляризации света убеждало Ньютона в спр аведливости корпускулярной концепции света . Иссле дование же интерференции приводило его к выводу о наличии своеобразной периодичности в свойствах света . Последователи Ньютона предс тавили Ньютона ка к безоговорочного сторонника корпускулярной концепции света . Автори тет имени Ньютона , таким образом , в данном случае сыграл негативную роль - задержал развитие волновой теории света .(2) Сформировавшиеся в предшествующее столетие корпускулярная и волновая ко нцепция св ета в XIX веке продолжили ожесточенную борьбу . Первая опиралась на авторитет Ньютона , втор ая - на авторитет Гука , Гюйгенса , Эйлера , Лом оносова . Сторонники корпускулярной концепции наде ялись объяснить с ее позиций затруднения с объяснением явлени й дифракции и интерференции . Т.Юнг дал это объяснение с позиций волновой концепции . Исходя из выска занных им гипотез о существовании разреженног о и упругого светоносного эфира , заполняющего Вселенную , о возбуждении волнообразных движе ний в эфире при свечен и и тела , о зависимости ощущения различных цветов от различной частоты колебаний , возбуждаемых светом на сетчатке глаза , о притягивании в семи материальными телами эфирной среды , всле дствие чего последняя накапливается в веществ е этих тел и на малом расстоян и и вокруг них в состоянии большей плотности (но не большей упругости ), Юнг де лает вывод о том , что излучаемый свет состоит из волнообразных движений светоносного эфира . Это дало возможность все разнообрази е цветов свести к колебательным движениям эфира , а р азличие цветов объяснит ь различием частот колебаний эфира , а такж е сформулировать принцип интерференции . (4) Прямолинейное распространение света было наиболее важным аргументом в пользу корпускул ярной теории . О.Френель делает новый существен ный шаг в разви тии волновой теории . (Идея интерференции вообще оказалась столь плодотворной , что при встрече с неизвестным видом излучения всегда стараются получить интерференцию . И если это удается , то тем самым доказывается его волновой характер .) Связав принцип Гюй генса , (согласно которому молекулы тела , приведенные в колебан ие падающим светом становятся центрами испуск ания новых волн ) с принципом интерференции , (согласно которому налагающиеся волны , в пр отивоположность корпускулярным лучам , не обязател ьно усиливаю т ся , а могут и осл абляться до полного уничтожения ), Френель дал объяснение прямолинейному распространению света , показав , что лучи , поляризованные перпендикул ярно друг к другу , не интерферируются . В опытах по дифракции света он установил . что дифракционные полосы появляются в следствие интерференции лучей . Принцип интерферен ции позволил Френелю законы отражения и п реломления объяснить взаимным погашением световы х колебаний во всех направлениях , за исклю чением тех . которые удовлетворяют закону отра жения . Френ е лю удалось эксперименталь но доказать , что световые лучи могут возде йствовать друг на друга , ослабляться и даж е почти полностью погашаться в случаях со гласных колебаний , что и позволило ему дат ь объяснение явлению дифракции . Френель доказ ал . что свет являе т ся поперечным волновым движением . Он объяснил явление п оляризации света в экспериментальных исследовани ях отражения и преломления света от повер хности прозрачных веществ . Им было установлен о , что отражение плоско-поляризованного света от поверхности прозр а чного тела с опровождается поворотом плоскости поляризации в тех случаях , когда эта плоскость не с овпадает с плоскостью падения или не перп ендикулярна к ней . Развивая идеи Гюйгенса о распространении волн в кристаллах . Френель заложил основы кристаллооптики. Таким образом , борьба волновой и корпу скулярной концепции света в первой половине XIX века завершается победой волновой концепции - было установлено , что свет является попе речным волновым движением . Решающим вкладом в эту победу и явилось объяснение с по мощью волновой концепции явлений дифракци и и интерференции света .(1) Литература : 1. Лауэ М . История Физики.М .,1956. 2. Дирак П . Принципы ква нтовой механики . М :1960. 3. А.И.Маркушевич “Детская эн циклопедия '' том 3.М :1994 4. А.М.Кузнецова , И.В.Петрянов’ ’ В ещество и энергия ''.М :1982
© Рефератбанк, 2002 - 2017