Геометрическая оптика

Основні положення хвильової теорії світла Гюйгенса.

1) Світло – це розповсюдження пружних аперіодичних імпульсів в ефірі. Ці імпульси подовжні і схожі на імпульси звуку в повітрі.

2) Ефір – гіпотетичне середовище, що заповнює небесний простір і проміжки між частинками тіл. Вона невагома, не підкоряється закону усесвітнього тяжіння, володіє великою пружністю.

3) Принцип розповсюдження коливань ефіру такий, що кожна його крапка, до якої доходить збудження, є центром вторинних хвиль. Ці хвилі слабкі, і ефект спостерігається тільки там, де проходить їх огинаюча поверхня – фронт хвилі (принцип Гюйгенса) (мал. 1. 1. 4).

Чим далі хвильовий фронт від джерела, тим більше плоским він стає.

Світлові хвилі, що приходять безпосередньо від джерела, викликають відчуття бачення.

Дуже важливим пунктом теорії Гюйгенса з'явилося допущення скінченності швидкості розповсюдження світла. Використовуючи свій принцип, ученому вдалося пояснити багато явищ геометричної оптики:

– явище віддзеркалення світла і його закони;

– явище заломлення світла і його закони;

– явище повного внутрішнього віддзеркалення;

– явище подвійного променезаломлення;

– принцип незалежності світлових променів.

Теорія Гюйгенса давала такий вираз для показника заломлення середовища:

  (2)

З формули видно, що швидкість світла повинна залежати обернено пропорціонально від абсолютного показника середовища. Цей вивід був протилежний виводу, витікаючому з теорії Ньютона. Невисокий рівень експериментальної техніки XVII століття виключав можливість встановити, яка з теорій вірна.

Багато хто сумнівався в хвильовій теорії Гюйгенса, але серед нечисленних прихильників хвильових поглядів на природу світла були М. Ломоносов и Л. Ейлер. З досліджень цих учених теорія Гюйгенса почала оформлятися як теорія хвиль, а не просто аперіодичних коливань, що розповсюджуються в ефірі.

Погляди на природу світла в XIX-XX сторіччях.

У 1801 році Т

Юнг виконав експеримент, який здивував учених миру (мал. 1. 1. 5)

Мал. 1. 1. 5.

S – джерело світла;

Э – екран;

У і З – дуже вузькі щілини, віддалені один від одного на 1-2 мм.

По теорії Ньютона на екрані повинні з'явитися дві світлі смужки, насправді з'явилися декілька світлих і темних смуг, а прямо проти проміжку між щілинами В і Із з'явилася світла лінія Р. Опыт показав, що світло явище хвильове. Юнг розвинув теорію Гюйгенса уявленнями про коливання частинок, про частоту коливань. Він сформулював принцип інтерференції, грунтуючись на якому, пояснив явище дифракції, інтерференції і кольори тонких пластинок.

Французький фізик Френель з'єднав принцип хвильових рухів Гюйгенса і принцип інтерференції Юнга. На цій основі розробив строгу математичну теорію дифракції. Френель зумів пояснити всі оптичні явища, відомі у той час [2].

Основні положення хвильової теорії Френеля.

– Світло – розповсюдження коливань в ефірі з швидкістю, де ?– модуль пружності ефіру, ?– щільність ефіру;

– Світлові хвилі є поперечними;

– Світловий ефір володіє властивостями пружно-твердого тіла, абсолютно нестискуваний.

При переході з одного середовища в іншу пружність ефіру не міняється, але міняється його щільність. Відносний показник заломлення речовини.

Поперечні коливання можуть відбуватися одночасно по всіх напрямах, перпендикулярних напряму розповсюдженню хвилі.

Робота Френеля завоювала визнання учених. Незабаром з'явилися цілий ряд експериментальних і теоретичних робіт, підтверджуючих хвильову природу світла.

В середині

1 2 3 4 5 6 7 8

Похожие работы