 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
85
1853), французский ученый тут же поставил опыт, и вывод Пуассона подтвердились. Так, на
первый взгляд, противоречащее внешне теории Френеля заключение, сделанное Пуассоном,
превратилось благодаря опыту Араго в одно из доказательств ее справедливости и положило
начало признанию волновой природы света.
Явление отклонения света от прямолинейного направления распространения называется
дифракцией. На явлении дифракции основаны многие оптические приборы. В частности, в
кристаллографической аппаратуре используется дифракция рентгеновских лучей.
Волновую природу света и поперечность световых волн доказывает, кроме того, и явление
поляризации. Сущность поляризации наглядно демонстрирует простой опыт: при пропускании
света через два прозрачных кристалла его интенсивность зависит от взаимной ориентации
кристаллов. При одинаковой ориентации свет проходит без ослабления. При повороте одного из
кристаллов на 90° свет полностью гасится, т. е. не проходит через кристаллы. Явление
поляризации можно объяснить, считая свет поперечной волной. При прохождении через первый
кристалл происходит поляризация света, т. е. кристалл пропускает только волны, с колебаниями
вектора напряженности электрического поля в одной плоскости. Если плоскости, в которой
пропускаются колебания первым и вторым кристаллом, совпадают, свет проходит без ослабления.
При повороте одного из кристаллов на 90° он гасится. Волновую природу света подтверждает и
явление дисперсии света. Узкий параллельный пучок белого света при прохождении через
стеклянную призму разлагается на пучки света разного цвета Цветную полоску называют
сплошным спектром. Зависимость скорости распространения света в среде от длины волны
называется дисперсией света. Дисперсия была открыта И. Ньютоном. Разложение белого света
объясняется тем, что он состоит из электромагнитных волн с разной длиной волны и показатель
преломления зависит от длины волны. Показатель преломления максимален для света с самой
короткой длиной волны – фиолетового и минимален для самого длинноволнового света –
красного. Опыты показывают, что в вакууме скорость света одинакова для любой длинной волны.
Изучение явлений дифракции, интерференции, поляризации и дисперсии света привело к
окончательному утверждению волновой теории света.
Квантовые свойства света
В 1887 г. один из основоположников электродинамики Г. Герц при освещении цинковой
пластины, соединенной со стержнем электрометра, обнаружил явление фотоэлектрического
эффекта, который заключается в том, что с поверхности металлической пластины под действием
света вырываются отрицательно заряженные частицы. Позденее было доказано, что заряженными
частицами являются электроны. Испускание электронов веществом под действием
электромагнитного излучения называется фотоэффектом. Закономерности фотоэффекта были
установлены экспериментально в 1888–1889 гг. русским физиком А.Г. Столетовым (1839–1896).
Попытка объяснить их в рамках электромагнитной теории света Максвелла не удалась.
Электромагнитная теория Максвелла и электронная теория Лоренца несмотря на огромные
успехи были несколько противоречивы и при их применении возникали затруднения. Обе теории
основывались на гипотезе об эфире, только «упругий эфир» был заменен «эфиром
электромагнитным» (теория Максвелла) или «неподвижным эфиром» (теория Лоренца). Теория
Максвелла не смогла объяснить не только фотоэффект, но и процессы испускания и поглощения
света, комптоновского рассеяния и т. д. Теория Лоренца в свою очередь оказалось
несостоятельной в объяснии многие явления, связанные с взаимодействием света с веществом,
распределение энергии по длинам волн при тепловом излучении абсолютно черного тела и др.
Перечисленные затруднения и противоречия были преодолены благодаря смелой гипотезе,
высказанной в 1900 г. немецким физиком М. Планком (1858–1947), согласно которой излучение
света происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. определенными порциями (квантами),
энергия которых определяется частотой
:
E=h
,
где h – постоянная Планка.
Теория Планка не нуждалась в понятии об эфире и она объяснила тепловое излучение
абсолютно черного тела.