РОЗВИТОК ОПТИКИ

Розвиток поглядів на природу світла

Перші уявлення давніх учених про те, що таке світло, були досить наївні. Вважали, що з очей виходять особливі тонкі щупальця і що зорові враження виникають від ощупування ними предметів. Спинятися докладно на таких поглядах тепер, звичайно, немає потреби. Простежимо коротко за розвитком наукових уявлень про те, що таке світло.

Два способи передавання дії. Від джерела світла, наприклад від лампочки, світло поширюється в усі боки й падає на предмети навколо, спричиняючи, зокрема, їх нагрівання. Потрапляючи в око, світло спричиняє зорове відчуття — ми бачимо. Можна сказати, що під час поширення світла передається дія від одного тіла (джерела) до іншого (приймача).

Взагалі ж одне тіло може діяти на інше двома різними способами: або перенесенням речовини від джерела до приймача, або ж зміною стану середовища між тілами (без перенесення речовини).

Можна, наприклад, змусити задзвонити дзвінок, що перебуває на деякій відстані, вціливши в нього кулькою. Це — перенесення речовини. Але можна діяти інакше: прив'язати шнур до серця дзвінка і змусити дзвінок звучати, посилаючи по шнуру хвилі, які розгойдуватимуть його серце. У цьому випадку речовина не переноситиметься. По шнуру поширюється хвиля, тобто змінюється стан (форма) шнура.

Отже, дія від одного тіла до другого може передаватися хвилями.

Корпускулярна і хвильова теорії світла. Відповідно до двох можливих способів передавання дії від джерела до приймача виникли й почали розвиватися дві зовсім різні теорії про те, що таке світло, яка його природа. Причому виникли вони майже одночасно в XVII ст.

Одна теорія зв'язана з ім'ям Ньютона, а друга — з ім'ям Гюйгенса.

Ньютон дотримувався так званої корпускулярної теорії світла, за якою світло — це потік частинок, що йдуть від джерела в усі боки (перенесення речовини).

За уявленнями Гюйгенса, світло — це хвилі, що поширюються в особливому, гіпотетичному середовищі — ефірі, який заповнює увесь простір і проникає всередину всіх тіл.

Обидві теорії тривалий час існували паралельно. Жодна з них не могла перемогти. Лише авторитет Ньютона змушував більшість учених віддавати перевагу корпускулярній теорії. Відомі на той час із досліду закони поширення світла більш або менш успішно пояснювались обома теоріями.

На основі корпускулярної теорії було важко пояснити, чому світлові пучки, перетинаючись у просторі, ніяк не діють один на одного. Адже світлові частинки повинні стикатися й розсіюватися.

Хвильова ж теорія це легко пояснювала. Хвилі, наприклад, на поверхні води вільно проходять одна крізь одну, не впливаючи взаємно.

Проте за хвильовою теорією важко пояснити прямолінійне поширення світла, яке приводить до утворення за предметами різких тіней. За корпускулярною ж теорією прямолінійне поширення світла — це просто наслідок закону інерції.

Таке непевне становище щодо природи світла тривало до початку XIX ст., коли були відкриті явища огинання світлом перешкод (дифракція) та посилення або послаблення світла від накладання світлових пучків (інтерференція). Ці явища властиві тільки хвильовому рухові. Пояснити їх за корпускулярною теорією не можна. Тому здавалося, що хвильова теорія остаточно перемогла.

Така впевненість особливо зросла після того, як Максвелл у другій половині XIX ст. показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль. Праці Максвелла заклали основи електромагнітної теорії світла.

Після того, як Герц експериментально виявив електромагнітні хвилі, ніяких сумнівів у тому, що під час поширення світло поводиться як хвиля, не лишилося. Немає їх і тепер.