Корпускулярная теория света

032713 2111 1 Корпускулярная теория света

Предположение, что луч света может быть потоком мельчайших частиц (корпускул), появилось в древние времена. Как ни странно, ее не приписывали Демокриту (ок. 470-380 гг. до н.э.), хотя он и верил в то, что все вещи состоят из атомов и пустоты (чем выше соотношение атомов и пустоты, тем плотнее материал). Он несколько затруднялся с объяснением, почему мы на самом деле видим вещи: было довольно сложно предположить, что все объекты излучали потоки атомов, входящие в наши глаза и влияющие на конфигурацию атомов в них. Его предположение было таким: если вы смотрите, допустим, на эту страницу, в воздухе постепенно «запечатлевается» ее изображение. Воздух перемещается к вашим глазам, неся с собой это изображение*.

 

032713 2111 2 Корпускулярная теория света

Демокрит – древнегреческий философ, которого по праву можно назвать великим. Он является одним из основателей материалистической философии

 


*Мы можем считать, что Демокрит достиг большего успеха, предложив очень схожую теорию в качестве объяснения того, почему мы слышим звуки.


 

Очень похожей была теория субстанционализма, выдвинутая преподобным Александром Уилфордом Холлом в его книге «The Problem of Human Life» (Проблема человеческой жизни) (1877). Все «силы» и «излучения» состоят из атомов, то есть являются веществами. Действительно, нюхать розу вы можете потому, что частицы розы достигают вашего носа. Конечно, в случае, если вы слышите гитару, это происходит потому, что частицы гитары достигают ваших ушей. Холл заявлял, что сила, подобная силе притяжения и магнетизма, и излучение, подобное свету, состоят из атомов гораздо меньшего размера, чем те, которые образуют материю. Это очень напоминает идеи современных физиков, отстаивающих например гравитационную частицу, или гравитон. Увы, эти идеи похожи лишь на первый взгляд.

 

032713 2111 3 Корпускулярная теория света

Исаак Ньютон – английский ученый, который является основателем классической физики

 

Корпускулярная (или баллистическая) теория света была преобладающей больше ста лет, потому что ее поддерживал Исаак Ньютон (1642-1727), и за последние несколько десятилетий к ней вернулась известность. Споры велись вокруг того, является ли свет волнами или частицами. В свете ньютоновского учения казалось неправдоподобным, что свет может состоять из волн: в конце концов, если кричать кому-то из соседней комнаты, то он услышит вас, потому что звук (который является движением волны) может, обогнув угол, пройти в дверь, а свет так сделать не может. Поэтому Ньютон полагал, что свет должен состоять из частиц. (Но не настаивал на этом: в книге «Opticks» (Оптика) (1704) он отметил, что с корпускулярной теорией не все так однозначно.) Из-за авторитета Ньютона его теория продержалась еще более столетия, пока Томас Юнг (1773-1829) в 1803 году не продемонстрировал явление интерференции.

 

032713 2111 4 Корпускулярная теория света

Томас Юнг – английский ученый, один из создателей волновой теории света

 

Смысл эксперимента Юнга заключался в том, что если источник света является точкой, то образуемые им тени четко ограничены или кажутся таковыми; иначе говоря, свет не обходит закругленные углы. Но к ньютоновским временам Франческо Гримальди (1618-1663) уже продемонстрировал существование дифракции — явления, при котором свет совершенно точно огибает углы, хотя и в малой степени. Сам Ньютон наблюдал дифракцию (похоже, он не был знаком с работой Гримальди), но не смог объяснить ее. Эксперимент Юнга доказал, не оставив сомнений, что свет имеет волновую природу. Представьте себе две музыкальные ноты, не очень гармонирующие друг с другом: если сыграть их, будут слышны «толчки», потому что волны двух инструментов не абсолютно синхронны, то есть иногда волны усиливают друг друга, а иногда ослабляют. Если доказано, что свет делает то же самое, что и звук, значит, свет движется волной, поскольку добавление одной частицы света к другой никогда не приведет к нулевому значению — темноте. Юнг направил свет сквозь пару узких параллельных щелей на экран и обнаружил, с достаточной степенью уверенности, что в результате изображения перекрываются. В образованном таким образом узоре интерференции темные полосы являются результатом того, что световые волны нейтрализуют друг друга, а светлые полосы появляются там, где световые волны друг друга усиливают.

 

Несмотря на доказательство Юнга, споры не утихли, о чем свидетельствуют такие книги, как прекрасная работа Р. А. Уолдрона «The Wave and Ballistic Theories of Light» (Волновая и баллистическая теории света) (1974). Причина непрекращающихся дискуссий во многом заключалась в том, что свет ведет себя скорее как струна из частиц, а не как движущаяся волна. Сегодня мы понимаем, что на самом деле свет является и тем и другим. Эти точки зрения не противоречат друг другу. Фундаментальной частицей света (и другого электромагнитного излучения) является фотон; но в данном случае мы используем понятие «частица» в смысле, отличающемся от всего, что мог себе представить Ньютон.


Найти на unnatural: Корпускулярная теория света
Автор: admin | 28 Март 2013 | 10 788 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100