|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Спектр світла. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Декарт ще в 1629 році з'ясував хід променів у призмі та у стеклах різної форми. Він навіть вигадав механізми для полірування скла. Шотландський професор Грегорі побудував модель чудового для свого часу телескопа, що базується на теорії увігнутих дзеркал. Таким чином, вже тоді практична оптика досягла значного ступеня досконалості і була однією з наук, які найбільше займали тодішній вчений світ. До 1666 року, коли ньютон почав оптичні дослідження, теорія заломлення дуже мало зрушила з часів Декарта. Про кольори веселки і кольорах тіл існували дуже плутані теорії та поняття: майже всі тодішні вчені обмежувалися твердженням, що той чи інший колір представляє або "змішування світла з пітьмою", або поєднання інших кольорів. Зрозуміло, що такий очевидний факт, як райдужне фарбування, що спостерігається при розгляді предметів крізь призму або крізь погане оптичне скло, був надто відомий усім, хто займався оптикою. Але всі були твердо переконані в тому, що всякого роду промені при проходженні крізь призму або крізь збільшувальне скло заломлюються однаково. Фарбування та райдужні облямівки приписували виключно шорсткості поверхні призми чи скла. Спочатку Ньютон багато працював над шліфуванням збільшувального скла та дзеркал. Ці роботи познайомили його досвідченим шляхом з основними законами відображення та заломлення, з якими він був уже теоретично знайомий з трактатів Декарта та Джемса Грегорі. Ньютон починає серії експериментів, про які згодом сам великий учений докладно розповів у своїх працях. "На початку 1666 року, тобто тоді, коли я був зайнятий шліфуванням оптичного скла несферичної форми, я дістав трикутну скляну призму і вирішив випробувати з її допомогою прославлене явище квітів. З цією метою я затемнив свою кімнату і проробив у віконницях невеликий отвір з тим , щоб через нього міг проходити тонкий промінь сонячного світла.Я помістив призму біля місця входу світла так, щоб він міг переломлюватися до протилежної стіни.Спочатку вигляд яскравих і живих фарб, що виходили при цьому, приємно розважив мене.Але через деякий час, змусивши себе придивитись до них уважніше, я був здивований їхньою довгастою формою, відповідно до відомих законів заломлення я очікував би побачити їх круглими.З боків кольору обмежувалися прямими лініями, а на кінцях згасання світла було настільки поступовим, що було важко точно визначити, яка ж їхня форма, вона здавалася навіть напівкруглою. Порівнюючи довжину цього кольорового спектру з його шириною, я виявив, що вона приблизно вп'ятеро більша. Диспропорція була настільки незвичайна, що порушила в мені більш ніж звичайну цікавість, прагнення з'ясувати, що може бути її причиною. Навряд чи різна товщина скла або межа світла з темнотою могли викликати подібний світловий ефект. І я вирішив спочатку все ж таки вивчити саме ці обставини і спробував, що станеться, якщо пропускати світло через скло різної товщини, або через отвори різних розмірів, або при встановленні призми поза приміщенням, так, щоб світло могло переломлюватися перед тим, як воно звужується отвором . Але я з'ясував, що жодна з цих обставин не є суттєвою. Картина квітів у всіх випадках була тією самою. Тоді я подумав: чи не можуть бути причиною розширення кольорів якісь недосконалості скла чи інші непередбачені випадковості? Щоб перевірити це, я взяв іншу призму, подібну до першої, і розмістив її так, що світло, слідуючи через обидві призми, могло переломлюватись протилежними шляхами, причому друга призма повертала світло до того напрямку, від якого перша відхиляла його. І таким чином, думав я, звичайні ефекти першої призми будуть зруйновані іншою, а незвичайні посиляться за рахунок багаторазового заломлення. Виявилося, однак, що промінь, що розсіюється першою призмою в довгасту форму, другою призмою наводився в круглу настільки чітко, якби він взагалі ні через що не проходив. Таким чином, якою б не була причина подовження, воно не є наслідком випадкових неправильностей. Далі я перейшов до більш практичного розгляду того, що може зробити відмінність кута падіння променів, що йдуть від різних частин Сонця. І з досвіду та розрахунків стало мені очевидно, що відмінність кутів падіння променів, що йдуть від різних частин Сонця, не може викликати після їх перетину розходження на кут помітно більший, ніж той, під яким вони раніше сходилися, величина ж цього кута не більше 31– 32 хвилин; тому потрібно знайти іншу причину, яка б пояснити появу кута в два градуси сорок дев'ять хвилин. Тоді я став підозрювати, чи не йдуть промені після проходження їх через призму криволінійно, і чи не прагнуть вони відповідно до їх більшої чи меншої криволінійності до різних частин стіни. Моя підозра посилилася, коли я пригадав, що часто бачив тенісний м'яч, який за косого удару ракеткою описує подібну криву лінію. Бо м'ячу повідомляється у своїй як круговий, і поступальний руху. Та сторона м'яча, де обидва рухи узгоджуються, повинна з більшою силою давити і штовхати прилегле повітря, ніж інша сторона, і, отже, збуджуватиме пропорційно більший опір та реакцію повітря. І з цієї самої причини, якби промені світла були кулястими тілами (гіпотеза Декарта) і при їх похилому просуванні з одного середовища в інше вони набули б кругового руху, вони повинні були б відчувати більший опір від ефіру, що омиває їх з усіх боків з того боку , Де рухи узгоджуються, і поступово відгиналися б в інший бік. Однак, незважаючи на всю правдоподібність цього припущення, я під час перевірки його не спостерігав жодної кривизни променів. І крім того (що було достатньо для моєї мети), я спостерігав, що різниця між довжиною зображення та діаметром отвору, через яке проходило світло, була пропорційна відстані між ними. Поступово усуваючи ці підозри, я прийшов нарешті до experimentum crucis, який був такий: я взяв дві дошки і помістив одну з них безпосередньо за призмою вікна, так що світло могло йти через невеликий отвір, зроблений в ній для цієї мети, і падати на іншу дошку, яку я розмістив на відстані приблизно 12 футів, причому в ній також було пророблено отвір для того, щоб частина світла могла пройти через неї. Потім я розмістив за цією другою дошкою іншу призму таким чином, що світло, пройшовши через обидві ці дошки, могло йти крізь призму, знову заломлюючись у ній, перш ніж воно впаде на стіну. Зробивши так, я взяв першу призму в руку і повільно повертав її туди й сюди, приблизно навколо осі, так що різні частини зображення, що падало на другу дошку, могли послідовно проходити через отвір у ній, і я міг спостерігати, на яке місце стіни відкидає. промені друга призма. І я побачив за допомогою зміни цих місць, що світло, що прагне того кінця зображення, до якого відбувалося найбільше заломлення першою призмою, відчував у другій призмі значно більше заломлення, ніж світло, спрямоване до іншого кінця. І таким чином було відкрито справжню причину довжини цього зображення, яка не може бути іншою, ніж те, що світло складається з променів різної заломлюваності, які незалежно від відмінності їх виникнення падають на різні частини стіни відповідно до їх ступенів заломлення..." Різні безпідставні "підозри" - так називав Ньютон свої гіпотези - навели його, нарешті, на думку зробити наступний досвід. Подібно до того, як на початку свого аналізу він усамітнив тонкий пучок білих сонячних променів, так тепер йому спало на думку усамітнити частину заломлених променів. То справді був другий і найважливіший крок у справі аналізу спектра. Помітивши, що в його досвіді фіолетова частина спектру завжди була нагорі, нижче синя і так далі до нижньої червоної, Ньютон спробував усамітнити промені одного кольору і дослідити їх окремо. Взявши дощечку з дуже малим отвором, Ньютон приклав її до тієї поверхні призми, яка звернена до екрану, і, притискаючи до призми, пересував то вгору, то вниз, причому легко досяг усамітнення одноколірних, наприклад одних червоних променів, що пройшли крізь мале отвір у дошці. Новий, ще тонший пучок чисто червоних променів підлягав подальшому дослідженню. Пропустивши червоне проміння крізь другу призму. Ньютон побачив, що вони знову переломлюються, але цього разу майже однаково. Ньютон думав навіть, що зовсім однаково, тобто вважав одноколірні промені цілком однорідними. Повторивши досвід над жовтими, фіолетовими та всіма іншими променями, він, нарешті, зрозумів головну особливість, що відрізняє ті чи інші промені від променів іншого кольору. Пропускаючи крізь одну і ту ж призму то одні червоні промені, то одні фіолетові і так далі, він остаточно переконався, що біле світло складається з променів різної заломлюваності і що ступінь заломлюваності знаходиться в тісному зв'язку з якістю променів, саме з їх кольором. Виявилося, що червоні промені найменш заломлюються і так далі до найбільш заломлюваних - фіолетових. Ньютон так сформулював висновки найбільшого відкриття: "1. Точно так, як промені світла різняться за рівнем їх заломлення, так само вони різняться і за їх схильністю виявляти той чи інший приватний колір. Кольори не є якостями світла, що відбуваються через заломлення або відображення в природних тілах (як зазвичай вважають), але суть природні та природжені якості, різні в різних променях. 2. Однією і тією ж мірою заломлюваності завжди відповідає той самий колір, а одному й тому ж кольору завжди відповідає той самий ступінь заломлюваності. А зв'язок між кольорами і заломлюваністю дуже точний і чіткий: промені або точно узгоджуються в обох відносинах, або пропорційно в них не узгоджуються. 3. Зразки кольору та ступінь відхилення, властиві кожному окремому сорту променів, не змінюються ні заломленням, ні відбиттям від природних тіл, ні будь-якою іншою причиною, яку я зміг спостерігати”. "Теорії Ньютона уможливлювали розвиток фізики як точної науки, - пише у своїй книзі Володимир Карцев. - Вона стала все більше наближатися до математики і все більше віддалятися від філософії. Лист з описом експериментів і висновків, надісланий Ньютоном видавцеві "Філософських праць", має було перед опублікуванням пройти апробацію в Королівському товаристві, бути там заслухано та обговорено... Це й сталося 8 лютого 1672 року. ...Це була перша наукова стаття Ньютона. Той незвичайний резонанс, який набула настільки невелика за обсягом робота, її величезний вплив на долю Ньютона і долю науки в цілому змушують наших сучасників уважніше поставитися до того нового, що привнесла вона у світ наукового дослідження. Ця стаття знаменує настання нової науки - науки нового часу, науки, вільної від безпідставних гіпотез, що спирається лише на твердо встановлені експериментальні факти і тісно пов'язані з ними логічні міркування. Зараз, наприкінці XX століття, важко оцінити сенсаційність та незвичайність цієї маленької статті Ньютона. Але найглибші уми сімнадцятого століття швидко розглянули в невеликому листі "божевільні ідеї", що призводять зрештою до вибуху усталених і звичних уявлень, які, у свою чергу, лише нещодавно взяли гору над арістотелівською метафізикою". Відкриття різної заломлюваності променів послужило вихідним пунктом цілого ряду наукових відкриттів. Подальший розвиток ідеї Ньютона призвело у час до відкриття про спектрального аналізу. Автор: Самін Д.К.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ MEMS мікрофони від Akustica: нове слово в обробці звуку ▪ Оптичний біометричний датчик завтовшки 1 мм ▪ PT8 Neo - системна плата на чіпсеті VIA FSB800 від компанії MSI ▪ Будівництво будинків із трав'яних блоків
▪ розділ сайту Детектори напруги поля. Добірка статей ▪ стаття Джідду Крішнамурті. Знамениті афоризми ▪ стаття Хто такий Леонардо да Вінчі? Детальна відповідь ▪ стаття Акумуляторник. Типова інструкція з охорони праці ▪ Казеїнові лаки на розчинному склі. Прості рецепти та поради ▪ стаття карта висить у повітрі. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page