Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТРИУМФ ВОЛНОВОЙ ТЕОРИИ СВЕТА

Последняя точка в споре сторонников корпускулярной и волно­вой теорий света была поставлена после обсуждения мемуара Фре­неля о его методе в комиссии Парижской Академии наук в 1817 г. Тогда крупный физик и математик академик Пуассон заметил, что, следуя логике Френеля, при дифракции света на круглом непро­зрачном экране в центре тени должно наблюдаться светлое пятно, что противоречит здравому смыслу. Секретарь Академии, талантли­вый физик-экспериментатор Доминик Араго (1786—1853) для проверки справедливости замечания Пуассона поставил экспе­римент по дифракции света на круглом экране и обнаружил в пол­ном соответствии с теорией Френеля светлое пятно в центре дифрак­ционной картины. Аргумент Пуассона против волновой теории све­та после опытов Араго стал убедительным подтверждением этой те­ории. С тех пор это светлое пятно, пятно Пуассона, навсегда связа­но с именем оппонента Френеля.

Наблюдать пятно Пуассона можно, если луч лазера пропустить через объектив с увеличением 20^х. При этом на экране получается отчетливая дифракционная картина от пылинок, которые практиче­ски всегда есть на поверхности линз объектива. В центре каждой ди­фракционной картины отчетливо видна светлая область — пятно Пу­ассона.

Дальнейшие экспериментальные исследования Френеля и Араго по интерференции и дифракции света позволили Френелю сделать вывод о поперечности световых волн. Придерживаясь традиционных воззрений о существовании светоносной среды — эфира, Френель убедительно показал, что колебания эфира, если они существуют, должны происходить в направлении, перпендикулярном направле­нию распространения света, т. е. свет — поперечная волна. Этим свой­ством свет существенно отличается от звука — продольных волн, где колебания воздуха происходят в направлении распространения зву­ковой волны.

Если в поперечных волнах колебания происходят только в оп­ределенном направлении, то такие волны называются поляризован­ными. Свет от солнца или лампы накаливания не является поляри­зованным. В природе существуют кристаллы, которые пропускают свет, поляризованный только в одном направлении. Если солнечный свет пропустить через такой кристалл, называемый поляризатором, то можно получить поляризованный свет. Пропуская поляризован­ный свет через другой поляризатор, можно убедиться в том, что ин­тенсивность проходящего света будет зависеть от расположения по­ляризаторов друг относительно друга. На рисунке показана схема эксперимента, где свет проходит через два поляризатора, которые можно поворачивать друг относительно друга.

Демонстрация прохождения света через два поляризатора с парал­лельными плоскостями поляризации

Если угол между оп­ределенными направлениями поляризаторов составляет π/2, то свет через поляризаторы не проходит

Демонстрация прохождения света через два поляризатора с перпен­дикулярными плоскостями поляризации

Благодаря своим исследованиям Френелю удалось объяснить многие оптические явления с волновой точки зрения. Получили объяснение изменения интенсивности и поляризации света при отра­жении и преломлении его в зависимости от угла падения света, по­ляризация света при полном внутреннем отражении, явление двой­ного лучепреломления и др.

После работ Френеля успехи волновой теории света стали столь очевидными, что корпускулярную теорию уже не было смысла ис­пользовать для объяснения световых явлений. Оставалось сделать последний шаг — выяснить, что же колеблется в световой волне и в какой среде распространяется свет.

Ответы на эти вопросы были найдены совершенно неожиданно благодаря исследованиям, не имеющим к оптике на первый взгляд никакого отношения.