Işığın doğasına ilişkin görüşlerin oluşumu

1.2 Işığın dalga teorisi

Newton aynı zamanda Hollandalı bilim adamı H. Huygens'in (1690) ifade ettiği ışığın dalga teorisine de dikkat çekti. Huygens, uzayın belirli bir madde olan eterle dolu olduğunu öne sürdü ve eterden yola çıkarak ışığın dalga teorisini oluşturdu. Birçok farklı optik olayı mükemmel bir şekilde açıkladı ve hatta daha sonra keşfedilen bazılarını tahmin etti - tek kelimeyle iyi bir hipotez olduğu ortaya çıktı. Bir istisna dışında: Esirin, zihnin inanmayı reddedeceği kadar çelişkili özelliklerle donatılması gerekiyordu. Bir yanda tam cisimsizlik (gezegenlerin hareketine müdahale etmemek için), diğer yanda en iyi çeliğin esnekliğinden binlerce kat daha fazla esneklik (aksi takdirde ışık gerekli hızda yayılmayacaktır). Kunafin M. S. Modern doğa biliminin kavramları: Ders kitabı. Yayınevi - Ufa, 2003. - s.149

Huygens, elastik ışık saçan eter fikrini kullanarak, içindeki dalgaların değil, belirli dürtülerin yayılmasını düşündü. Ancak yine de artık kendi adını taşıyan ve modern ders kitaplarında yer alan dalga ilkesini oluşturdu. Bilindiği gibi bu doğanın yetersiz anlaşılması, Huygens'in, bir ışık ışınının iki kristalden sırayla geçtiği çift kırılma üzerine kendi deneylerini açıklamasına izin vermedi. Huygens, birinci kristalden çıkan sıradan ve olağanüstü ışınların, kristallerin göreceli yönelimine bağlı olarak ikinci kristalde nasıl farklı davrandığını gözlemledi. Bazı durumlarda ışınların her biri tekrar iki ışına "bölünür". Diğer durumlarda, ışınlarda yeni bir "bölünme" meydana gelmemiştir; bu durumda, birinci kristalden çıkan sıradan ışın, ya ikinci kristalde sıradan bir ışın olarak kaldı ya da (kristallerin farklı yönelimi ile) olağanüstü bir ışın gibi davrandı. İlk kristalden çıkan olağanüstü ışın da benzer şekilde davrandı. Huygens, ışık dalgalarının enine olduğunu bilmediğinden (ve varsaymaya bile cesaret edemediğinden) elde edilen sonuçları açıklayamadı. Deneyleri ışığın polarizasyonunun keşfi için oldukça yeterliydi. Yeterli, ancak ışığın doğasına ilişkin daha derin bir anlayışa tabi. Böyle bir anlayış yoktu ve bu nedenle kutuplaşmanın keşfi gerçekleşmedi (kutuplaşma ancak yüz yıldan fazla bir süre sonra keşfedildi). Tarasov L.V. Kuantum optiğine giriş. - M.: Yüksekokul, 1987. - s. 10

19. yüzyılın başında optik problemlere ilgi. elektrik, kimya ve buhar mühendisliği doktrininin gelişimi tarafından belirlendi. Isı, ışık ve elektriğin doğasında ortak bir şeyin olması çok muhtemel görünüyordu. Fotokimyasal reaksiyonların keşfi ve incelenmesi, ısı ve ışık salınımıyla kimyasal reaksiyonlar, elektriğin termal ve kimyasal etkileri - tüm bunlar bize ışık çalışmasının önemli bilimsel ve pratik sorunların çözümünde yararlı olacağını düşündürdü.

18. yüzyılda Bilim adamlarının büyük çoğunluğu, optik olayların hepsini olmasa da çoğunu iyi açıklayan ışığın parçacık teorisine bağlıydı. 19. yüzyılın başında. Parçacık teorisinin yetersiz bir şekilde açıkladığı ışığın girişimi, kırınımı ve polarizasyonu konuları fizikçilerin görüş alanına girdi. Bu, dalga optiğinde görünüşte unutulmuş fikirlerin yeniden canlanmasına yol açar. Optikte, ışığın dalga teorisinin parçacık teorisi üzerindeki zaferiyle sonuçlanan gerçek bir bilimsel devrim yaşanıyor.

1799 yılında ışığın dalga teorisini savunan ilk kişi, matematik, fizik, mekanik, botanik vb. alanlarda araştırmalar yapan, çok yönlü eğitimli ve geniş bilgi birikimine sahip İngiliz doktor T. Young'dı. edebiyat ve tarih bilgisi ve Mısır hiyerogliflerini deşifre etmek için çok şey yaptı. Jung, ışığın parçacık teorisini eleştirdi ve bu teorinin perspektifinden açıklanamayan olgulara, özellikle zayıf ve güçlü kaynaklar tarafından yayılan ışık parçacıklarının aynı hızlarına ve ayrıca bir ortamdan diğerine geçerken, ışınların bir kısmı sürekli yansır, diğeri ise sürekli kırılır. Jung, ışığı eter parçacıklarının salınım hareketi olarak düşünmeyi önerdi: "...Son derece seyrekleştirilmiş ve elastik olan parlak eter, Evreni doldurur... Bir cisim her parlamaya başladığında bu eterde salınım hareketleri uyarılır." Işığın dalga doğasını öncelikle ışık girişimi olgusu ile kanıtladı.

Işık girişimi olayını gösteren bir deney aşağıdaki gibidir. Ekranda birbirine yakın mesafede iki küçük delik deliniyor ve penceredeki delikten geçen güneş ışığı ile aydınlatılıyor. Bu ekranın arkasına, birinci ekranın arkasında oluşan iki ışık konisinin üzerine düştüğü ikinci bir ekran yerleştirilmiştir. Bu konilerin üst üste geldiği yerlerde ikinci ekranda açık ve koyu şeritler görülüyor. Işığın ışığa eklenmesinden karanlık oluşur! Young, ışık dalgalarının tepe noktalarının birbirini emdiği yerde koyu bantların oluştuğunu doğru bir şekilde öne sürdü. Bir deliği kapatırsanız şeritler kaybolur ve ekranda yalnızca kırınım halkaları görünür. Young, halkalar arasındaki mesafeyi ölçerek kırmızı, mor ve diğer bazı renklerin dalga boylarını belirledi. Ayrıca bazı ışık kırınımı durumlarını da değerlendirdi. Kırınım saçaklarının görünümünü iki dalganın girişimiyle açıkladı: biri doğrudan iletilen, diğeri ise bir engelin kenarından yansıyan. Ek olarak, ışığın polarizasyonu olgusunun ancak ışık dalgasının boyuna değil enine olması durumunda mümkün olabileceğine dair önemli bir tahminde bulundu.

Young'ın çalışması ışığın dalga teorisini destekleyen kanıtlar sunmasına rağmen, yine de optiğe hakim olmaya devam eden parçacık teorisinin terk edilmesine yol açmadı.

1815'te Fransız bilim adamı O. Fresnel parçacık teorisine karşı çıktı. Paris'teki Ecole Polytechnique'ten mezun olduktan sonra taşrada yol döşeme ve onarımında mühendis olarak çalıştı ve boş zamanlarında bilimsel araştırmalarla uğraştı. Optik konularıyla ilgilenmeye başladı ve bağımsız olarak ışığın parçacık değil, dalga teorisinin geçerli olduğu sonucuna vardı. 1818'de Fresnel, elde edilen sonuçları birleştirdi ve bunları, Fransız Bilimler Akademisi tarafından ilan edilen bir yarışmaya sunulan, ışığın kırınımı üzerine bir makalede sundu.

Fresnel'in çalışması J.B.'den oluşan özel bir komisyon tarafından incelendi. Biyo, D.F. Arago, P.S. Laplace, J.L. Gay-Lussac ve S.D. Poisson - parçacık teorisinin destekçileri. Ancak Fresnel'in çalışmasının sonuçları deneyle o kadar tutarlıydı ki onu reddetmek imkansızdı. Poisson, Fresnel'in teorisinden sağduyuya aykırı bir sonucun çıkarılabileceğini fark etti: sanki yuvarlak bir ekranın gölgesinin ortasında parlak bir nokta görülmesi gerekiyormuş gibi. Bu "tutarsızlık" deneyimle doğrulandı: İtiraz tam tersine dönüştü. Komisyon sonunda Fresnel'in dalga teorisinin sonuçlarının doğruluğunu fark etti ve ona bir ödül verdi. Ancak Fresnel'in teorisi henüz genel kabul görmemişti ve çoğu fizikçi eski görüşlere bağlı kalmaya devam etti. ışık dalgası parçacık planck

Işığın parçacık ve dalga teorileri arasındaki mücadelenin son noktası, ışığın sudaki hızının ölçülmesinin sonuçlarıydı. Parçacık teorisine göre, optik olarak daha yoğun bir ortamdaki ışığın hızı, optik olarak daha az yoğun bir ortama göre daha büyük olmalıdır ve dalga teorisine göre bunun tersi de geçerlidir. 1850'de Fransız fizikçiler J.B.L. Foucault ve A.I.L. Dönen bir ayna kullanarak ışığın hızını ölçen Fizeau, ışığın sudaki hızının havadakinden daha düşük olduğunu gösterdi ve böylece sonunda ışığın dalga teorisini doğruladı. 19. yüzyılın ortalarında. Zaten ışığın parçacık teorisinin çok az savunucusu kaldı. Naydysh V.M. Modern doğa biliminin kavramları: Ders kitabı. --Ed. 2., revize edildi ve ek - M.: Alfa-M; INFRA-M, 2004. - s.228

Dalga santralinin çeşitleri ve hesaplanması

Yukarıda da bahsettiğimiz gibi alternatif enerji kaynaklarının ana fikri gezegenin doğanın sağladığı kaynakları kullanmaktır. Operasyonlarının çevre üzerinde bu kadar önemli bir etkisi yok...

Grafen ve özellikleri

Bu paragrafta, bazıları deneysel olarak doğrulanmış, bazıları ise hala doğrulanmayı bekleyen teorinin ana hükümleri kısaca anlatılmaktadır...

Dalga optiği gösteri deneyi

James Maxwell

Elektromıknatıslarla deneylerine devam eden Maxwell, elektrik ve manyetik kuvvetteki herhangi bir değişikliğin uzayda yayılan dalgalar gönderdiği teorisine yaklaştı. Maxwell, "Fiziksel Doğrular Üzerine" adlı bir dizi makaleden sonra zaten...

Kuantum mekaniksel bir sistemin durumu kavramı. Süperpozisyon ilkesi

De Broglie'nin serbest bir parçacığın tek renkli bir dalgaya karşılık geldiği hipotezine ve ayrıca madde parçacıklarındaki dalga özelliklerinin varlığını ve anlamını gösteren çok sayıda deneysel gerçeğe dayanarak...

Kuantum mekaniğinin ilkeleri. Dalga fonksiyonu ve anlamı

Kuantum mekaniğinde parçacık hareketinin tanımının özellikleri. De Broglie'nin hipotezine göre, hareketli bir parçacığın dalga özellikleri vardır ve bu özellikler göz ardı edilemez...

Dünyanın dönüşünün doğası ve Dünyanın manyetik alanı

Işığın doğasına ilişkin görüşlerin geliştirilmesi. Işık girişimi olgusu

Eylemin kaynaktan alıcıya iletilmesinin iki olası yöntemine uygun olarak, ışığın ne olduğu ve doğası hakkında tamamen farklı iki teori ortaya çıktı ve gelişmeye başladı. Üstelik 17. yüzyılda neredeyse aynı anda ortaya çıktılar...

Optiğin gelişimi

Descartes, ışığın dalga teorisinin kurucusu sayılabilir. Descartes, boş uzayın varlığına karşıydı ve bu nedenle ışığı, ışık parçacıklarının akışı olarak düşünemiyordu. Descartes'a göre ışık basınç gibi bir şeydir...

Letonya'da elektrik enerjisi endüstrisinin gelişimi. Alternatif elektrik üretme yöntemleri

Dalga enerji santrali, su ortamında bulunan ve amacı dalgaların kinetik enerjisinden elektrik üretmek olan bir tesistir. Birkaç çeşit dalga santrali vardır. Çalışma prensibi...

X ışınlarının fulleren molekülleri üzerine saçılması

Maddi bir ortamda frekanslı harmonik salınımlar gerçekleştiren bir kaynağı düşünelim. Daha sonra hareketi formun bir fonksiyonu ile tanımlanır. Başlangıç ​​fazı 0 sıfır olsun...

Işığın doğasına ilişkin görüşlerin oluşumu

Bilimsel optiğin başlangıcı, 17. yüzyılın başında ışığın yansıma ve kırılma yasalarının keşfiyle ilişkilidir. (W. Snellius, R. Descartes). Yeni doğmakta olan optik için büyük bir zorluk, renklerin açıklanmasıydı...

ANSYS paketindeki konvektif akışların sayısal çalışması

Güçlü bir manyetik alan koşulları altında kuantum noktalarındaki hidrojen benzeri safsızlık merkezlerinin enerji spektrumu ve optik özellikleri

Bu çalışmanın amacı, güçlü bir manyetik alan koşulları altında kuantum nokta - hidrojen benzeri safsızlık merkezi komplekslerinin manyeto-optik absorpsiyonunun teorik bir çalışmasıdır. Dava boylamsal olarak değerlendiriliyor...

Süper iletkenlik olgusu

1957'de Bardeen, Cooper ve Schrieffer, maddenin süperiletken durumuna ilişkin tutarlı bir teori (BCS teorisi) oluşturdular. Landau'dan çok önce helyum II'nin süperakışkanlığı teorisi yaratıldı. Ortaya çıktı...

19. yüzyılın başında optik problemlere ilgi. elektrik, kimya ve buhar mühendisliği doktrininin gelişmesiyle belirlendi. Isı, ışık ve elektriğin doğasında ortak bir şeyin olması çok muhtemel görünüyordu. Fotokimyasal reaksiyonların keşfi ve incelenmesi, ısı ve ışık salınımıyla kimyasal reaksiyonlar, elektriğin termal ve kimyasal etkileri - tüm bunlar bize ışık çalışmasının önemli bilimsel ve pratik sorunların çözümünde yararlı olacağını düşündürdü.

18. yüzyılda Bilim adamlarının büyük çoğunluğu, optik olayların hepsini olmasa da çoğunu iyi açıklayan ışığın parçacık teorisine bağlıydı. 19. yüzyılın başında. Parçacık teorisinin yetersiz bir şekilde açıkladığı ışığın girişimi, kırınımı ve polarizasyonu konuları fizikçilerin görüş alanına girdi. Bu, dalga optiğinde görünüşte unutulmuş fikirlerin yeniden canlanmasına yol açar. Optikte, ışığın dalga teorisinin parçacık teorisi üzerindeki zaferiyle sonuçlanan gerçek bir bilimsel devrim yaşanıyor.

1799 yılında ışığın dalga teorisini savunan ilk kişi, matematik, fizik, mekanik, botanik vb. alanlarda araştırmalar yapan, çok yönlü eğitimli ve geniş bilgi birikimine sahip İngiliz doktor T. Young'dı. edebiyat ve tarih bilgisi ve Mısır hiyerogliflerini deşifre etmek için çok şey yaptı. Jung, ışığın parçacık teorisini eleştirdi ve bu teorinin perspektifinden açıklanamayan olgulara, özellikle zayıf ve güçlü kaynaklar tarafından yayılan ışık parçacıklarının aynı hızlarına ve ayrıca bir ortamdan diğerine geçerken, ışınların bir kısmı sürekli yansır, diğeri ise sürekli kırılır. Jung, ışığı eter parçacıklarının salınım hareketi olarak düşünmeyi önerdi: "...Son derece seyrekleştirilmiş ve elastik olan parlak eter, Evreni doldurur... Bir cisim her parlamaya başladığında bu eterde salınım hareketleri uyarılır." Işığın dalga doğasını öncelikle ışık girişimi olgusu ile kanıtladı.

Işık girişimi olayını gösteren bir deney aşağıdaki gibidir. Ekranda birbirine yakın mesafede iki küçük delik deliniyor ve penceredeki delikten geçen güneş ışığı ile aydınlatılıyor. Bu ekranın arkasına, birinci ekranın arkasında oluşan iki ışık konisinin üzerine düştüğü ikinci bir ekran yerleştirilmiştir. Bu konilerin üst üste geldiği yerlerde ikinci ekranda açık ve koyu şeritler görülüyor. Işığın ışığa eklenmesinden karanlık oluşur! Young, ışık dalgalarının tepe noktalarının birbirini emdiği yerde koyu bantların oluştuğunu doğru bir şekilde öne sürdü. Bir deliği kapatırsanız şeritler kaybolur ve ekranda yalnızca kırınım halkaları görünür. Young, halkalar arasındaki mesafeyi ölçerek kırmızı, mor ve diğer bazı renklerin dalga boylarını belirledi. Ayrıca bazı ışık kırınımı durumlarını da değerlendirdi. Kırınım saçaklarının görünümünü iki dalganın girişimiyle açıkladı: biri doğrudan iletilen, diğeri ise bir engelin kenarından yansıyan. Ek olarak, ışığın polarizasyonu olgusunun ancak ışık dalgasının boyuna değil enine olması durumunda mümkün olabileceğine dair önemli bir tahminde bulundu.

Young'ın çalışması ışığın dalga teorisini destekleyen kanıtlar sunmasına rağmen, yine de optiğe hakim olmaya devam eden parçacık teorisinin terk edilmesine yol açmadı.

1815'te Fransız bilim adamı O. Fresnel parçacık teorisine karşı çıktı. Paris'teki Ecole Polytechnique'ten mezun olduktan sonra taşrada yol döşeme ve onarımında mühendis olarak çalıştı ve boş zamanlarında bilimsel araştırmalarla uğraştı. Optik konularıyla ilgilenmeye başladı ve bağımsız olarak ışığın parçacık değil, dalga teorisinin geçerli olduğu sonucuna vardı. 1818'de Fresnel, elde edilen sonuçları birleştirdi ve bunları, Fransız Bilimler Akademisi tarafından ilan edilen bir yarışmaya sunulan, ışığın kırınımı üzerine bir makalede sundu.

Fresnel'in çalışması J.B.'den oluşan özel bir komisyon tarafından incelendi. Biyo, D.F. Arago, P.S. Laplace, J.L. Gay-Lussac ve S.D. Poisson - parçacık teorisinin destekçileri. Ancak Fresnel'in çalışmasının sonuçları deneyle o kadar tutarlıydı ki onu reddetmek imkansızdı. Poisson, Fresnel'in teorisinden sağduyuya aykırı bir sonucun çıkarılabileceğini fark etti: sanki yuvarlak bir ekranın gölgesinin ortasında parlak bir nokta görülmesi gerekiyormuş gibi. Bu "tutarsızlık" deneyimle doğrulandı: İtiraz tam tersine dönüştü. Komisyon sonunda Fresnel'in dalga teorisinin sonuçlarının doğruluğunu fark etti ve ona bir ödül verdi. Ancak Fresnel'in teorisi henüz genel kabul görmemişti ve çoğu fizikçi eski görüşlere bağlı kalmaya devam etti.

Işığın parçacık ve dalga teorileri arasındaki mücadelenin son noktası, ışığın sudaki hızının ölçülmesinin sonuçlarıydı. Parçacık teorisine göre, optik olarak daha yoğun bir ortamdaki ışığın hızı, optik olarak daha az yoğun bir ortama göre daha büyük olmalıdır ve dalga teorisine göre bunun tersi de geçerlidir. 1850'de Fransız fizikçiler J.B.L. Foucault ve A.I.L. Dönen bir ayna kullanarak ışığın hızını ölçen Fizeau, ışığın sudaki hızının havadakinden daha düşük olduğunu gösterdi ve böylece sonunda ışığın dalga teorisini doğruladı. 19. yüzyılın ortalarında. Zaten ışığın parçacık teorisinin çok az savunucusu kaldı.

Eter sorunu. Her yeni teori, bazı sorunları çözerken aynı zamanda birçok yeni sorunu da beraberinde getirir. Bu, ışığın dalga teorisiyle oldu. Işığın parçacık dalga teorisinin aksine, ışık dalgasının taşıyıcısı olan ortamın özellikleri sorununu çözmek gerekliydi. Descartes'ın zamanından beri böyle bir ortama eter adı verilmiştir. Eterin özellikleri nelerdir sorusunun cevabı iki temel problemin çözümünü gerektiriyordu:

ilk olarak, ışık titreşimleri ne tür bir dalgadır - boyuna veya enine. Işık dalgaları, ses titreşimleri gibi uzunlamasına olsaydı, o zaman eter teorisinin akustik ve gaz teorisine benzetilerek inşa edilmesi gerekirdi. Enine titreşim teorisi çok daha karmaşıktır, çünkü bu tür titreşimler yalnızca yoğun (gazlı olmayan) ortamlarda yayılır;

ikincisi, eterin hareketli bir ışık kaynağıyla nasıl etkileşime girdiği (tamamen veya kısmen onun tarafından taşınmaz veya taşınmaz). Başka bir deyişle, eter, I. Newton tarafından fiziksel bilgiyi doğrulamak için araştırılması gerekli görülen mekanik hareket için mutlak bir referans sistemi olarak hizmet edebilir mi?

İlk soruyu yanıtlamak için, ışığın kutuplaşmasının açıklamasının belirleyici olduğu ortaya çıktı; bu (T. Jung'un gösterdiği gibi) yalnızca enine salınımlar hipotezi temelinde mümkündü. Fresnel ayrıca ışığın polarizasyonu teorisini de geliştirdi. Bu teoriye göre ışıklı bir cismin yaydığı ışık polarize değildir. Vücudun her molekülü zamanın her anında düzlem polarize ışık yaymasına rağmen, her molekülün hareketinin rastgeleliği nedeniyle farklı yönlerde salınım yaparlar ve her molekülün salınım yönü rastgele şoklar sonucunda sürekli değişir. ısıtılmış cismin molekülünün deneyimlediği şey. Aydınlık bir cismin molekülleri tarafından yayılan dalgalar bir araya toplandığında, sürekli ve kaotik bir şekilde salınan, salınımların yönünü değiştiren bir dalga üretir. Bu doğal ışıktır. Katı bir kristalde ışığın polarizasyonu, kristalin eksenleri boyunca iki karşılıklı dik yönde doğal ışık titreşimlerinin ayrışmasıyla açıklanır. Ve polarize ışınların birbirini engellememesi veya etkilememesi gerçeğinden hareketle Fresnel, ışık titreşimlerinin enine doğası hakkında doğru sonuca vardı.

Ancak ışık titreşimlerinin enine doğasının tanımlanması bir dizi yeni zorluğa yol açtı: bir yandan enine titreşimlerin taşıyıcısı olarak (en yüksek hızda yayılan) eter son derece katı bir madde olmalı, diğer yandan Öte yandan gök cisimlerinin içinden geçişine gözle görülür bir engel oluşturmamalıdır. Bu çelişkiyi açıklamak çok zordu. Eterin özelliklerine ilişkin (çok ustaca olanlar da dahil olmak üzere) pek çok hipotez ileri sürülmüştür, ancak bunların hiçbiri bilimde günümüze ulaşamamıştır.

Işığın dalga teorisinde, başka bir temel sorun ortaya çıkıyor - hareket eden Dünya ile ışık dalgalarının taşıyıcısı olarak eter arasındaki etkileşimin doğasının belirlenmesi; daha geniş anlamda - eter ve madde arasındaki etkileşim sorunu. Özellikle şu soruda ifade edildi: Uzayda hareket ederken eter Dünya tarafından taşınıyor mu, taşınmıyor mu? Eter hareketli cisimler tarafından taşınmıyorsa, o zaman mutlak bir referans çerçevesidir ve o zaman mekanik, elektriksel, manyetik ve optik süreçler tek bir bütün halinde bağlanabilir. Eter hareketli cisimler tarafından taşınıyorsa, bu mutlak bir referans çerçevesi değildir, bu, optik olaylarda eter ile madde arasında bir etkileşim olduğu anlamına gelir, ancak mekanik olaylarda böyle bir etkileşim yoktur, bu nedenle gerekliydi. sapma olgusunu, Doppler etkisini vb. farklı şekillerde açıklamak. Bu problem, 19. yüzyıl boyunca, özel görelilik teorisinin ortaya çıkışına kadar, teorik fiziğin temel problemlerinin gelişimini belirlemiştir. J.K.'nin yaratılmasından sonra özellikle şiddetli hale geldi. Maxwell'in elektromanyetik alan teorisi.

Newton aynı zamanda Hollandalı bilim adamı H. Huygens'in (1690) ifade ettiği ışığın dalga teorisine de dikkat çekti. Huygens, uzayın belirli bir madde olan eterle dolu olduğunu öne sürdü ve eterden yola çıkarak ışığın dalga teorisini oluşturdu. Birçok farklı optik olayı mükemmel bir şekilde açıkladı ve hatta daha sonra keşfedilen bazılarını tahmin etti - tek kelimeyle iyi bir hipotez olduğu ortaya çıktı. Bir istisna dışında: Esirin, zihnin inanmayı reddedeceği kadar çelişkili özelliklerle donatılması gerekiyordu. Bir yanda tam cisimsizlik (gezegenlerin hareketine müdahale etmemek için), diğer yanda en iyi çeliğin esnekliğinden binlerce kat daha fazla esneklik (aksi takdirde ışık gerekli hızda yayılmayacaktır). Kunafin M. S. Modern doğa biliminin kavramları: Ders kitabı. Yayınevi - Ufa, 2003. - s.149

Huygens, elastik ışık saçan eter fikrini kullanarak, içindeki dalgaların değil, belirli dürtülerin yayılmasını düşündü. Ancak yine de artık kendi adını taşıyan ve modern ders kitaplarında yer alan dalga ilkesini oluşturdu. Bilindiği gibi bu doğanın yetersiz anlaşılması, Huygens'in, bir ışık ışınının iki kristalden sırayla geçtiği çift kırılma üzerine kendi deneylerini açıklamasına izin vermedi. Huygens, birinci kristalden çıkan sıradan ve olağanüstü ışınların, kristallerin göreceli yönelimine bağlı olarak ikinci kristalde nasıl farklı davrandığını gözlemledi. Bazı durumlarda ışınların her biri tekrar iki ışına "bölünür". Diğer durumlarda, ışınlarda yeni bir "bölünme" meydana gelmemiştir; bu durumda, birinci kristalden çıkan sıradan ışın, ya ikinci kristalde sıradan bir ışın olarak kaldı ya da (kristallerin farklı yönelimi ile) olağanüstü bir ışın gibi davrandı. İlk kristalden çıkan olağanüstü ışın da benzer şekilde davrandı. Huygens, ışık dalgalarının enine olduğunu bilmediğinden (ve varsaymaya bile cesaret edemediğinden) elde edilen sonuçları açıklayamadı. Deneyleri ışığın polarizasyonunun keşfi için oldukça yeterliydi. Yeterli, ancak ışığın doğasına ilişkin daha derin bir anlayışa tabi. Böyle bir anlayış yoktu ve bu nedenle kutuplaşmanın keşfi gerçekleşmedi (kutuplaşma ancak yüz yıldan fazla bir süre sonra keşfedildi). Tarasov L.V. Kuantum optiğine giriş. - M.: Yüksekokul, 1987. - s. 10

19. yüzyılın başında optik problemlere ilgi. elektrik, kimya ve buhar mühendisliği doktrininin gelişimi tarafından belirlendi. Isı, ışık ve elektriğin doğasında ortak bir şeyin olması çok muhtemel görünüyordu. Fotokimyasal reaksiyonların keşfi ve incelenmesi, ısı ve ışık salınımıyla kimyasal reaksiyonlar, elektriğin termal ve kimyasal etkileri - tüm bunlar bize ışık çalışmasının önemli bilimsel ve pratik sorunların çözümünde yararlı olacağını düşündürdü.

18. yüzyılda Bilim adamlarının büyük çoğunluğu, optik olayların hepsini olmasa da çoğunu iyi açıklayan ışığın parçacık teorisine bağlıydı. 19. yüzyılın başında. Parçacık teorisinin yetersiz bir şekilde açıkladığı ışığın girişimi, kırınımı ve polarizasyonu konuları fizikçilerin görüş alanına girdi. Bu, dalga optiğinde görünüşte unutulmuş fikirlerin yeniden canlanmasına yol açar. Optikte, ışığın dalga teorisinin parçacık teorisi üzerindeki zaferiyle sonuçlanan gerçek bir bilimsel devrim yaşanıyor.

1799 yılında ışığın dalga teorisini savunan ilk kişi, matematik, fizik, mekanik, botanik vb. alanlarda araştırmalar yapan, çok yönlü eğitimli ve geniş bilgi birikimine sahip İngiliz doktor T. Young'dı. edebiyat ve tarih bilgisi ve Mısır hiyerogliflerini deşifre etmek için çok şey yaptı. Jung, ışığın parçacık teorisini eleştirdi ve bu teorinin perspektifinden açıklanamayan olgulara, özellikle zayıf ve güçlü kaynaklar tarafından yayılan ışık parçacıklarının aynı hızlarına ve ayrıca bir ortamdan diğerine geçerken, ışınların bir kısmı sürekli yansır, diğeri ise sürekli kırılır. Jung, ışığı eter parçacıklarının salınım hareketi olarak düşünmeyi önerdi: "...Son derece seyrekleştirilmiş ve elastik olan parlak eter, Evreni doldurur... Bir cisim her parlamaya başladığında bu eterde salınım hareketleri uyarılır." Işığın dalga doğasını öncelikle ışık girişimi olgusu ile kanıtladı.

Işık girişimi olayını gösteren bir deney aşağıdaki gibidir. Ekranda birbirine yakın mesafede iki küçük delik deliniyor ve penceredeki delikten geçen güneş ışığı ile aydınlatılıyor. Bu ekranın arkasına, birinci ekranın arkasında oluşan iki ışık konisinin üzerine düştüğü ikinci bir ekran yerleştirilmiştir. Bu konilerin üst üste geldiği yerlerde ikinci ekranda açık ve koyu şeritler görülüyor. Işığın ışığa eklenmesinden karanlık oluşur! Young, ışık dalgalarının tepe noktalarının birbirini emdiği yerde koyu bantların oluştuğunu doğru bir şekilde öne sürdü. Bir deliği kapatırsanız şeritler kaybolur ve ekranda yalnızca kırınım halkaları görünür. Young, halkalar arasındaki mesafeyi ölçerek kırmızı, mor ve diğer bazı renklerin dalga boylarını belirledi. Ayrıca bazı ışık kırınımı durumlarını da değerlendirdi. Kırınım saçaklarının görünümünü iki dalganın girişimiyle açıkladı: biri doğrudan iletilen, diğeri ise bir engelin kenarından yansıyan. Ek olarak, ışığın polarizasyonu olgusunun ancak ışık dalgasının boyuna değil enine olması durumunda mümkün olabileceğine dair önemli bir tahminde bulundu.

Young'ın çalışması ışığın dalga teorisini destekleyen kanıtlar sunmasına rağmen, yine de optiğe hakim olmaya devam eden parçacık teorisinin terk edilmesine yol açmadı.

1815'te Fransız bilim adamı O. Fresnel parçacık teorisine karşı çıktı. Paris'teki Ecole Polytechnique'ten mezun olduktan sonra taşrada yol döşeme ve onarımında mühendis olarak çalıştı ve boş zamanlarında bilimsel araştırmalarla uğraştı. Optik konularıyla ilgilenmeye başladı ve bağımsız olarak ışığın parçacık değil, dalga teorisinin geçerli olduğu sonucuna vardı. 1818'de Fresnel, elde edilen sonuçları birleştirdi ve bunları, Fransız Bilimler Akademisi tarafından ilan edilen bir yarışmaya sunulan, ışığın kırınımı üzerine bir makalede sundu.

Fresnel'in çalışması J.B.'den oluşan özel bir komisyon tarafından incelendi. Biyo, D.F. Arago, P.S. Laplace, J.L. Gay-Lussac ve S.D. Poisson - parçacık teorisinin destekçileri. Ancak Fresnel'in çalışmasının sonuçları deneyle o kadar tutarlıydı ki onu reddetmek imkansızdı. Poisson, Fresnel'in teorisinden sağduyuya aykırı bir sonucun çıkarılabileceğini fark etti: sanki yuvarlak bir ekranın gölgesinin ortasında parlak bir nokta görülmesi gerekiyormuş gibi. Bu "tutarsızlık" deneyimle doğrulandı: İtiraz tam tersine dönüştü. Komisyon sonunda Fresnel'in dalga teorisinin sonuçlarının doğruluğunu fark etti ve ona bir ödül verdi. Ancak Fresnel'in teorisi henüz genel kabul görmemişti ve çoğu fizikçi eski görüşlere bağlı kalmaya devam etti. ışık dalgası parçacık planck

Işığın parçacık ve dalga teorileri arasındaki mücadelenin son noktası, ışığın sudaki hızının ölçülmesinin sonuçlarıydı. Parçacık teorisine göre, optik olarak daha yoğun bir ortamdaki ışığın hızı, optik olarak daha az yoğun bir ortama göre daha büyük olmalıdır ve dalga teorisine göre bunun tersi de geçerlidir. 1850'de Fransız fizikçiler J.B.L. Foucault ve A.I.L. Dönen bir ayna kullanarak ışığın hızını ölçen Fizeau, ışığın sudaki hızının havadakinden daha düşük olduğunu gösterdi ve böylece sonunda ışığın dalga teorisini doğruladı. 19. yüzyılın ortalarında. Zaten ışığın parçacık teorisinin çok az savunucusu kaldı. Naydysh V.M. Modern doğa biliminin kavramları: Ders kitabı. --Ed. 2., revize edildi ve ek - M.: Alfa-M; INFRA-M, 2004. - s.228

Işığın doğasına ilişkin ilk bilimsel hipotezler 17. yüzyılda dile getirildi. Bu zamana kadar ışığın iki dikkate değer özelliği keşfedilmişti: homojen bir ortamda yayılmanın düzlüğü ve ışık ışınlarının yayılmasının bağımsızlığı. bir ışık ışınının başka bir ışık ışınının yayılması üzerinde etkisinin olmaması.

I. Newton 1672'de ışığın tanecikli doğasını öne sürdü. Işığın dalga teorisini geliştiren Newton'un çağdaşları R. Hooke ve H. Huygens, ışığın parçacık teorisine karşı çıktılar.

Işık hızı. Işığın doğasına ilişkin çalışmalarda ilk büyük ilerleme ışık hızının ölçülmesiydi.

Işık hızını ölçmenin en basit yolu, ışık sinyalinin bilinen bir mesafeyi kat etmesi için gereken süreyi ölçmektir.

Ancak bu tür deneyleri gerçekleştirme girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı; aynadan birkaç kilometre uzakta bile ışıkta herhangi bir gecikme tespit edilemedi.

İlk kez ışığın hızı astronomik yöntem kullanılarak deneysel olarak belirlendi. Danimarkalı bilim adamı Olaf Roemer (1644-1710), 1676'da. Dünya ile Jüpiter gezegeni arasındaki mesafe, Güneş etrafındaki dönüşleri nedeniyle değiştiğinde, Jüpiter'in uydusu Io'nun gölgesinin ortaya çıkma sıklığının değiştiğini keşfetti. Dünya'nın Jüpiter'e göre Güneş'in diğer tarafında olması durumunda, Io uydusu hesaplamalara göre olması gerekenden 22 dakika sonra Jüpiter'in arkasından belirir. Ancak uydular gezegenlerin yörüngesinde eşit bir şekilde dönüyor ve bu nedenle bu gecikme açıkça görülüyor. Roemer, Dünya ile Jüpiter arasındaki mesafe arttıkça Jüpiter'in uydusunun ortaya çıkmasının gecikmesinin nedeninin ışığın sonlu hızı olduğunu tahmin etti. Böylece ışığın hızını tespit edebildi.

light'un tanımı

Işık gözle görülmeyen elektromanyetik radyasyondur. Işık bir yüzeye çarptığında görünür hale gelir. Renkler farklı uzunluklardaki dalgalardan oluşur. Tüm renkler bir araya gelerek beyaz ışığı oluşturur. Bir ışık huzmesi bir prizma veya bir su damlası boyunca kırıldığında, gökkuşağı gibi tüm renk spektrumu görünür hale gelir. Göz, ötesinde ultraviyole (UV) ve kızılötesi (IR) ışığın bulunduğu, 380 - 780 nm arasındaki görünür ışık aralığını algılar.

Işık teorisinin ortaya çıkışı

17. yüzyılda iki ışık teorisi ortaya çıktı: dalga ve parçacık. Parçacık teorisi Newton tarafından ve dalga teorisi Huygens tarafından önerildi. Huygens'in fikirlerine göre ışık, tüm uzayı dolduran özel bir ortamda, eterde yayılan bir dalgadır. İki teori uzun süre paralel olarak varlığını sürdürdü. Teorilerden birine göre bir olguyu açıklamak imkansızsa, diğerine göre bu olgu açıklanabilir. Bu iki teorinin bu kadar uzun süre birbirine paralel olarak var olmasının nedeni budur.

Örneğin, ışığın doğrusal yayılımının keskin gölgelerin oluşmasına yol açması dalga teorisiyle açıklanamaz. Ancak 19. yüzyılın başında kırınım ve girişim gibi olayların keşfedilmesi, dalga teorisinin sonunda parçacık teorisini mağlup ettiği fikrini doğurdu. 19. yüzyılın ikinci yarısında Maxwell, ışığın elektromanyetik dalgaların özel bir durumu olduğunu gösterdi. Bu çalışmalar ışığın elektromanyetik teorisinin temelini oluşturdu.

Ancak 20. yüzyılın başında ışığın yayılıp emildiğinde parçacık akışı gibi davrandığı keşfedildi.

Parçacık teorisi

Yayıcı (parçacık): ışık, parlak bir cisim tarafından yayılan küçük parçacıklardan (parçacıklardan) oluşur. Bu görüş, geometrik optiğin dayandığı ışık yayılımının düzlüğü tarafından destekleniyordu, ancak kırınım ve girişim bu teoriye pek uymuyordu. Dalga teorisinin geldiği yer burasıdır.

Dalga teorisi

Newton genellikle ışığın parçacık teorisinin savunucusu olarak kabul edilir; aslında her zamanki gibi "hipotezler icat etmedi" ve ışığın eterdeki dalgalarla da ilişkilendirilebileceğini hemen kabul etti. 1675'te Kraliyet Cemiyeti'ne sunduğu bir incelemede, ışığın yalnızca eterin titreşimleri olamayacağını, çünkü o zamandan beri örneğin ses gibi kavisli bir borunun içinden geçebileceğini yazıyor. Ancak öte yandan, ışığın yayılmasının eterde titreşimleri harekete geçirdiğini, bunun da kırınım ve diğer dalga etkilerine yol açtığını öne sürüyor. Esasen, her iki yaklaşımın avantaj ve dezavantajlarının açıkça farkında olan Newton, uzlaşmacı bir ışık parçacık-dalga teorisi ortaya koyuyor. Newton, çalışmalarında ışığın fiziksel taşıyıcısı sorununu bir kenara bırakarak ışık olaylarının matematiksel modelini ayrıntılı olarak tanımladı: “Işığın ve renklerin kırılması hakkındaki öğretim, kökeni hakkında herhangi bir hipotez olmaksızın yalnızca ışığın belirli özelliklerini belirlemekten ibarettir. .” Dalga optiği ortaya çıktığında Newton'un modellerini reddetmedi, onları özümsedi ve yeni bir temelde genişletti.

Newton, hipotezlerden hoşlanmamasına rağmen, Optik kitabının sonuna çözülmemiş sorunların ve bunlara olası yanıtların bir listesini ekledi. Ancak bu yıllarda bunu zaten karşılayabiliyordu - Newton'un Principia'dan sonraki otoritesi tartışılmaz hale geldi ve çok az kişi onu itirazlarla rahatsız etmeye cesaret etti. Bir dizi hipotezin kehanet olduğu ortaya çıktı. Özellikle Newton şunu öngördü:

ışığın yerçekimi alanında sapması;

ışığın polarizasyonu olgusu;

ışık ve maddenin birbirine dönüşümü.

Işığın dalga teorisi

Işığın dalga teorisi- ışığın doğasını açıklayan teorilerden biri. Teorinin ana konumu, ışığın dalga doğasına sahip olduğu, yani elektromanyetik dalga gibi davrandığı (uzunluğu gördüğümüz ışığın rengini belirleyen) gerçeğine dayanmaktadır.

Teori birçok deneyle (özellikle T. Young'ın deneyi) doğrulanmıştır ve ışığın bu davranışı (elektromanyetik dalga formunda), ışığın dağılması, kırınımı ve girişimi gibi fiziksel olaylarda gözlenir. Ancak ışıkla ilgili diğer birçok fiziksel olay yalnızca dalga teorisiyle açıklanamaz.

Teori Huygens'ten kaynaklanmaktadır. Işığı bir dizi enine monokromatik elektromanyetik dalga olarak ve bu dalgaların girişiminin bir sonucu olarak gözlenen optik etkileri dikkate alır. Radyasyon enerjisinin diğer enerji türlerine geçişi olmadığında, bu dalgaların, uzayın belirli bir bölgesinde girişim olgusuna neden olan dalganın değişmeden daha da yayılmaya devam etmesi anlamında birbirini etkilemediğine inanılmaktadır. özellikleri. Elektromanyetik radyasyonun dalga teorisi teorik açıklamasını Maxwell'in çalışmalarında Maxwell denklemleri biçiminde buldu. Işık kavramını bir dalga olarak kullanmak, ışık alanının yapısı (görüntüleme ve holografi) dahil olmak üzere girişim ve kırınımla ilişkili olguları açıklamamıza olanak tanır.

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı.

2010.

Diğer sözlüklerde “Işığın dalga teorisi”nin ne olduğunu görün: Işığın dalga teorisi

- Teorik durumlarla ilgili T sritis fizika atitikmenys: engl. ışığın dalgalı teorisi; Işığın dalga teorisi vok. Wellentheorie des Lichtes, f rus. Işığın dalga teorisi, f pranc. théorie ondulatoire de la lumière, f… Fizikos terminų žodynas

Işık, ışığın doğasını açıklayan teorilerden biridir. Teorinin ana konumu, ışığın dalga doğasına sahip olduğu, yani elektromanyetik dalga gibi davrandığı (uzunluğu gördüğümüz ışığın rengini belirleyen) gerçeğine dayanmaktadır. Teori... ... Vikipedi Fiziksel bölüm dalgaların ortaya çıktığı olayların bütünlüğünü inceleyen optik. ışığın doğası. Dalgalar hakkında fikirler. Işığın yeniden yayılması Goll'un ufuk açıcı çalışmalarına kadar uzanır. bilim adamı 2. kat 17. yüzyıl X. Huygens. Yaratıklar V. o'nun gelişimi.... ...

Fiziksel ansiklopedi Çalışılan gerçeklik alanının kalıpları ve temel bağlantıları hakkında bütünsel bir fikir veren bilimsel bilginin en gelişmiş organizasyon biçimi. Örnekler: T.n. I. Newton'un klasik mekaniği, parçacık ve dalga... ...

Felsefi Ansiklopedi - (Yunanca theoria gözlem, değerlendirme, araştırmadan) bilimsel bilginin en gelişmiş organizasyon şekli olup, belirli bir gerçeklik alanının kalıpları ve temel bağlantıları hakkında bütünsel bir fikir verir. T.'nin örnekleri... ...

Mantık Terimleri Sözlüğü

Dalga yüzeyi, aynı fazda genelleştirilmiş koordinatın bozulmasına maruz kalan noktaların geometrik yeridir. Eğer dalganın kaynağı bir nokta ise, homojen ve izotropik uzaydaki dalga yüzeyleri... ... Vikipedi

Kuantum mekaniği ... Vikipedi

Plastisite teorisi, amaçları elastikiyet sınırlarının ötesinde deforme olabilen bir gövdedeki gerilimleri ve yer değiştirmeleri belirlemek olan sürekli ortam mekaniğinin bir dalıdır. Kesin konuşmak gerekirse, esneklik teorisinde gerilim durumunun... ... Vikipedi

Süreklilik mekaniği ... Vikipedi

Kitaplar

• Işığın dalga teorisi, Strutt J. W.. Işığın dalga teorisi, John William Strutt, Lord Rayleigh (daha doğrusu Rayleigh) tarafından, 1888'de Britaunica Ansiklopedisi'nin 9. baskısı için bir makale olarak kendisi tarafından yazılmıştır. Derin ve incelikli analiz ustası...