Поперечность - световая волна
Cтраница 3
Ах, Ау, Az пропорциональны косинусам углов, образуемых электрич. Так же доказывается при помощи ур-ия ( 2) поперечность магнитного вектора к нормали. В опыте, описанном выше, обнаруживается только поперечность световых волн; в плоскостях, поперечных к лучу, излучение одинаково во все стороны и на диаграмме представится кругом ( фиг. [31]
Во-первых, предположим, что световые волны поперечны, но в свете, исходящем из источника, нет преимущественного направления колебаний, т.е. все направления колебаний, перпендикулярные к направлению волны, представлены в падающем свете. Этим объясняется первый опыт, несмотря на допущение поперечности световых волн. Во-вторых, примем, что турмалин пропускает лишь волны, один из поперечных векторов которых, например, электрический, имеет слагающую, параллельную оси кристалла. Именно поэтому первая пластинка турмалина ослабляет исходный световой пучок в два раза. При прохождении световой волны через такой кристалл будет пропущена только часть световой энергии, соответствующая этой слагающей. [32]
Опыты Френеля и Араго по интерференции поляризованных лучей ( 1816 г.) побудили Юнга высказать догадку о поперечности световых волн. Френель, независимо от Юнга, также выдвинул концепцию поперечности световых волн, всесторонне обосновал ее многочисленными важными опытами и положил в основу объяснения явления поляризации света и двойного лучепреломления в кристаллах. [33]
Ньютон в 1704 г., анализируя опыт Гюйгенса над двойным преломлением света в исландском шпате, сформулировал двадцать шестой вопрос своей Оптики так: Не обладают ли лучи света различными сторонами с различными изначальными свойствами. С точки зрения теории истечения Ньютона наличие сторон у луча света должно было быть связано с ориентацией осей световых частиц. Волновая теория наличие сторон у светового луча связывает с поперечностью световых волн. [34]
Поскольку раньше было известно, что упругие тела передают волновые колебания, то предположили, что эфир обладает теми же самыми свойствами, что и обычная упругая среда. Действительно, он не мог походить на газ или жидкость, поскольку последние могут передавать только продольные волны, между тем как опыты по поляризации света убедительно доказывают поперечность световых волн. Вот почему стало необходимым предположить существование твердого упругого эфира, который заполняет всю Вселенную и в котором распространяются световые волны. Вполне понятно, что встают трудности при объяснении того, почему движение планет и других небесных тел в этой среде не сопровождается заметным торможением. Не представлялось также возможным удовлетворительно объяснить процессы отражения и преломления на поверхностях, прохождение света через кристаллы и тому подобные явления. Поэтому с чувством облегчения было встречено экспериментальное подтверждение Герцем теории Максвелла, поскольку теперь стало возможным отождествить электромагнитный эфир со световым эфиром. Этим сразу были устранены трудности формального порядка: теперь электромагнитный эфир предстал не как механическое тело со свойствами, установленными на основе повседневного опыта, а как особого рода сущность со своими законами ( такими, как уравнение Максвелла), типичное искусственное понятие. [35]
Электромагнитная теория света устранила все трудности, связанные с гипотезой упругого твердого эфира. Электромагнитные волны ( в том числе и свет) могут распространяться и в пустом пространстве ( ср. Электромагнитная волна представляет собой ( см. § 54 и 59) распространение переменного электромагнитного поля, причем напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны друг к другу и к линии распространения волны: электромагнитные волны поперечны. Таким образом, поперечность световых волн, доказанная опытами по поляризации света, естественно объясняется электромагнитной теорией света. В световой волне, как и во всякой электромагнитной волне, имеются одновременно два взаимно перпендикулярных направления колебаний: направления колебаний электрической и магнитной напряженностей. Все, что мы говорили о направлении световых колебаний, относится к направлению колебаний электрической напряженности. В частности, специальные опыты позволили установить, что в волне, прошедшей через турмалин, колебание электрической напряженности направлено вдоль оптической оси турмалина. [36]
Электромагнитная теория света устранила все трудности, связанные с гипотезой упругого твердого эфира. Электромагнитные волны ( в том числе и свет) могут распространяться и в вакууме ( ср. Электромагнитная волна представляет собой ( см. § § 54 и 59) распространение переменного электромагнитного поля, причем напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны друг к другу и к линии распространения волны: электромагнитные волны поперечны. Таким образом, поперечность световых волн, доказанная опытами по поляризации света, естественно объясняется электромагнитной теорией света. В световой волне, как и во всякой электромагнитной волне, имеются одновременно два взаимно перпендикулярных направления колебаний: направления колебаний напряженностей электрического и магнитного полей. Все, что мы говорили о направлении световых колебаний, относится к направлению колебаний напряженности электрического поля. В частности, специальные опыты позволили установить, что в волне, прошедшей через турмалин, колебание напряженности электрического поля направлено вдоль оптической оси турмалина. [37]
 |
Прохождение света через две мы ие заметим никаких ИЗ-пластинки турмалина. менений в интенсивности све. [38] |
Трудности, связанные с этим, состояли в том, что поперечные колебания и волны не могут иметь места в жидкостях и газах. Упругие же колебания в твердых телах еще не были исследованы к тому времени. Применение полученных знаний к оптике повело к ряду принципиальных затруднений, связанных с несовместимостью механических законов колебаний упругой среды и наблюдаемых на опыте законов оптических явлений. Эти затруднения были устранены только с появлением электромагнитной теории света. Однако для интересующего нас вопроса о поперечности световых волн механические теории света дали очень много, и плодотворность их для того времени стоит вне сомнения. [39]
Страницы: 1 2 3