 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
98
В XVIII в. подавляющее большинство ученых придерживалось корпускулярной теории света,
которая хорошо объясняла многие, но не все оптические явления. В начале XIX в. в поле зрения
физиков попадают вопросы интерференции, дифракции и поляризации света, которые
неудовлетворительно объяснялись корпускулярной теорией. Это приводит к возрождению, казалось,
забытых идей волновой оптики. В оптике происходит настоящая научная революция, закончившаяся
победой волновой теории света над корпускулярной.
Первым в защиту волновой теории света выступил в 1799 г. врач Т. Юнг, разносторонне
образованный человек, занимавшийся исследованиями в области математики, физики, механики,
ботаники и т.д., обладавший обширными знаниями в литературе, истории, многое сделавший для
расшифровки египетских иероглифов. Юнг критиковал корпускулярную теорию света, указывая на
явления, которые нельзя объяснить с ее позиций, в частности, одинаковые скорости световых
корпускул, выбрасываемых слабыми и сильными источниками, а также то обстоятельство, что при
переходе из одной среды в другую одна часть лучей постоянно отражается, а другая постоянно
преломляется.
Т. Юнг предложил рассматривать свет как колеблющееся движение частиц эфира: «...Светоносный
эфир, в высокой степени разреженный и упругий, заполняет Вселенную... Колебательные движения
возбуждаются в этом эфире каждый раз, как тело начинает светиться». Он поставил опыт,
демонстрирующий явление интерференции света от двух источников и состоящий в следующем. В
экране прокалывают два маленьких отверстия на близком расстоянии друг от друга и освещают его
солнечным светом, проходящим через отверстие в окне. За этим экраном помещают второй экран, на
который падают два световых конуса, образовавшиеся за первым экраном. В том месте, где эти
конусы перекрываются, на втором экране видны полосы интерференции. Если закрыть одно
отверстие, то полосы пропадают, а на экране видны только дифракционные кольца. Измеряя
расстояние между кольцами, Юнг определил длины волн красного, фиолетового и некоторых других
цветов. Он рассмотрел и некоторые случаи дифракции света. Появление дифракционных полос он
объяснял интерференцией двух волн: прошедшей прямо и отраженной от края препятствия.
Хотя работы Юнга свидетельствовали в пользу волновой теории света, они тем не менее не
поколебали корпускулярную теорию, которая еще господствовала в оптике.
В 1815 г. против корпускулярной теории выступил французский ученый О. Френель. После
окончания Политехнической школы в Париже он работал в провинции инженером по прокладке и
ремонту дорог, а в свободное время занимался научными исследованиями. Заинтересовавшись
вопросами оптики, он сделал ряд открытий и самостоятельно пришел к убеждению, что справедлива
не корпускулярная, а волновая теория света. В 1818 г. Френель объединил полученные результаты и
изложил их в работе о дифракции света, представленной на конкурс, объявленный Французской
академией наук. Работу Френеля рассматривала специальная комиссия в составе Ж.Б. Био, Д.Ф. Араго,
П.С. Лапласа, Ж.Л. Гей-Люссака и С.Д. Пуассона. Члены комиссии были сторонниками
корпускулярной теории и не могли испытывать симпатий к работе Френеля. Но результаты работы
настолько соответствовали эксперименту, что просто отвергнуть ее было невозможно. Пуассон
заметил, что из теории Френеля можно вывести следствие, противоречащее здравому смыслу: как
будто в центре тени от круглого экрана должно наблюдаться светлое пятно. Эту «несообразность»
подтвердил опыт: возражение превратилось в свою противоположность. Комиссия в конце концов
признала правильность результатов волновой теории Френеля и присудила ему премию. Однако
теория Френеля еще не стала общепринятой, и большинство физиков продолжало придерживаться
старых взглядов.
Заключительным аккордом в борьбе корпускулярной и волновой теорий света явились результаты
измерения скорости света в воде. Согласно корпускулярной теории, скорость света в оптически более
плотной среде должна быть больше, чем в оптически менее плотной, а по волновой теории —
наоборот. В 1850 г. французский физик Ж.Б. Фуко, измеряя скорость света с помощью вращающегося
зеркала, показал, что скорость света в воде меньше, чем в воздухе, и тем самым окончательно
подтвердил волновую теорию света. Правда, к середине XIX в. приверженцев корпускулярной теории
света осталось уже мало.
7.1.7. Проблема эфира
Любая новая теория, решая одни проблемы, вместе с тем ставит и ряд новых. Так случилось и с