|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Інтерференція. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття У давнину, спостерігаючи за поведінкою світла, думали, що два світлові промені, перетинаючи, продовжують йти своєю дорогою, як ні в чому не бувало. Подібні спостереження зміцнювали віру у безтілесність, нематеріальність світла. Але чи все так відбувається насправді? ньютон першим поставив досвід зі спостереження взаємодії, чи, як кажуть оптики, інтерференції світлових променів між собою. Він створив клиноподібний повітряний зазор, поклавши тонку лінзу (опуклою поверхнею вниз) на плоску скляну пластинку. Потім вчений висвітлив зазор, причому спочатку білим світлом, а потім по черзі та іншими основними кольоровими променями. Ньютон зазначив, що промені, відбиваючись від скляних кордонів повітряного клина, очевидно, взаємодіяли між собою. При освітленні білим світлом у зазорі з'явилися кольорові і райдужні кільця, що чергуються. Коли ж пропускалися через проміжок кольорові промені, попередньо отримані за допомогою призми, то в ньому виникали світлі та темні кільця. Ньютон залишив ці експерименти без звичайних йому детальних висновків. Очевидно, вчений вирішив, що тут ховаються явища, які вимагають додаткових досліджень, які не міг провести. Лише в XIX столітті в науку прийдуть два видатні дослідники, Юнг і Френель, і "добудують" закладений Ньютоном будинок класичної оптики. Томас Юнг (1773–1829), різнобічний вчений, лікар за фахом, людина з дуже різнобічними інтересами - гімнаст і музикант, а відомий також як єгиптолог. Розповідають одну цікаву історію, пов'язану з ним. У чотирнадцять років Томаса попросили відтворити кілька фраз англійською мовою, щоб перевірити, чи вміє він добре писати. Хлопець довше, ніж звичайно, пробув у кімнаті для випробувань. Новий вчитель Томаса Юнга був готовий посміятися з невміхи. Однак, коли учень простяг йому листок, там задані фрази були не лише переписані, а й перекладені дев'ятьма (!) різними мовами. У першій же своїй роботі з оптики Юнг показав, що кришталик людського ока є лінзою зі змінною кривизною. Особливі м'язи розтягують і стискають кришталик, дозволяючи отримувати на сітківці очі різке зображення віддалених, і близьких Предметів. Юнгу було лише двадцять років, коли він виконав це оптико-медичне дослідження. Королівське наукове товариство відразу обрало його своїм членом. Критичного розуму Юнга теорія Ньютона була абсолютно незадовільною. Особливо неприйнятним він вважав сталість швидкості світлових частинок незалежно від того, чи вони випущені таким крихітним джерелом, як тліючий вугілля, або таким величезним джерелом, як Сонце. А найбільше уявлялася йому неясною та недостатньою ньютонівська теорія "приступів", за допомогою якої Ньютон намагався пояснити фарбування тонких пластин. Відтворивши це явище і подумавши над ним, Юнг прийшов до геніальної думки про можливість інтерпретації цього явища як накладання світла, відбитого від першої поверхні тонкої пластини, і світла, що пройшло в пластину, відбитого від другої її поверхні і потім через першу. Таке накладення могло призвести до ослаблення або посилення падаючого монохроматичного світла. Достеменно невідомо, як Юнг дійшов своєї ідеї накладання. Цілком ймовірно, це сталося в результаті дослідження звукових биття, при яких спостерігається періодичне посилення та ослаблення звуку, що сприймається вухом. Як би там не було, у чотирьох доповідях, представлених Королівському суспільству з 1801 по 1803 рік, об'єднаних через кілька років в узагальнюючій роботі "Курс лекцій з природної філософії та механічного мистецтва", що вийшла в Лондоні в 1807 році, Юнг наводить результати своїх теоретичних і експериментальні дослідження. Він кілька разів наводить цитату з XXIV пропозиції третьої книги "Початок" Ньютона, в якій аномальні припливи, що спостерігалися Галлеєм на Філіппінському архіпелазі, пояснюються Ньютоном як результат накладання хвиль. Виходячи з цього окремого прикладу, Юнг запроваджує загальний принцип інтерференції. Уявіть собі ряд однакових хвиль, що біжать по поверхні озера з певною постійною швидкістю і потрапляють у вузький канал, що веде до виходу з озера. ж каналу з тією ж швидкістю одночасно з першою системою хвиль, жодна з цих двох систем не порушить іншої, але їх дії складуться: якщо вони підійдуть до каналу таким чином, що вершини однієї системи хвиль збігаються з вершинами іншої системи, то вони разом утворюють сукупність хвиль більшої величини, якщо ж вершини однієї системи хвиль будуть розташовані в місцях провалів іншої системи, то вони точно заповнять ці провали і поверхня води в каналі залишиться рівною. світла, і це накладення називаю загальним законом інтерференції світла". Для отримання інтерференції потрібно, щоб обидва світлові промені виходили з одного і того ж джерела (щоб у них був абсолютно однаковий період), після проходження різного шляху вони повинні потрапляти в ту саму точку, а також йти там майже паралельно. Значить, продовжує Юнг, коли дві частини світла загального походження потрапляють в око різними шляхами, йдучи майже в однаковому напрямку, промінь набуває максимальної інтенсивності за умови, що різниця шляхів променів дорівнює кратному числу деякої певної довжини, і має мінімальну інтенсивність у проміжному випадку. Ця характерна довжина різна для світла різних кольорів. В 1802 Юнг підкріпив свій принцип інтерференції класичним досвідом "з двома отворами", можливо поставленим під впливом аналогічного досвіду Гримальді, який, однак, не привів до відкриття інтерференції через особливості застосовувалася установки. Досвід Юнга загальновідомий: у прозорому екрані кінчиком шпильки проколюються два отвори, що близько розташовані один до одного, які освітлюються сонячним світлом, що проходить через невеликий отвір у вікні. Два світлові конуси, що утворюються за непрозорим екраном, розширюючись завдяки дифракції, частково перекриваються, і в частині, що перекривається, замість того щоб давати рівномірне збільшення освітленості, утворюють серію чергуються темних і світлих смуг. Якщо один отвір закрито, то лінії зникають і з'являються лише дифракційні кільця від іншого отвору. Ці смуги зникають і в тому випадку, коли обидва отвори висвітлюються (як це було в досвіді Ґрімальді) безпосередньо сонячним світлом або штучним джерелом світла. Залучаючи хвильову теорію, Юнг просто пояснює це явище. Темні смуги виходять там, каже вчений, де провали хвиль, що пройшли через один отвір, накладаються на гребені хвиль, що пройшли через інший отвір, тому їх ефекти взаємно компенсуються; світлі облямівки виходять там, де два гребені або два провали хвиль, що пройшли через обидва отвори, складаються. Цей досвід дозволив Юнгу виміряти довжину хвилі для різних кольорів: він отримав довжину хвилі 0,7 мікрона для червоного світла та 0,42 мікрона для крайнього фіолетового. Це перші в історії фізики виміру довжини хвилі світла, і слід відзначити їх вражаючу точність. Зі свого принципу інтерференції Юнг вивів низку різноманітних наслідків. Він розглянув явища фарбування тонких шарів. Вчений пояснив їх аж до найдрібніших деталей. Юнг вивів емпіричні закони, знайдені Ньютоном, і, вважаючи незмінною частоту світла заданого кольору, пояснив ущільнення кілець у досвіді Ньютона при заміні повітряного прошарку між лінзами водою зменшенням швидкості світла більш заломлюючому середовищі. Цікаво зауважити, що Юнгу належить термін "фізична оптика", що застосовується для позначення досліджень "...джерел світла, швидкості його поширення, його переривання та згасання, його розщеплення на різні кольори, впливу на нього різної щільності атмосфери, метеорологічних явищ, що належать до світла, особливих властивостей деяких речовин по відношенню до світла. Роботи Юнга, які є найбільш істотний внесок у теорію оптичних явищ із часів Ньютона, були сприйняті фізиками того часу з недовірою, а Англії вони піддавалися навіть грубим глузуванням. Пояснювалося це частково тим, що Юнг намагався застосовувати принцип інтерференції і до явищ явно не інтерференційних, частково деякою неясністю викладу, яка відчувається і зараз і, мабуть, ще більше відчувалася в ті часи, і частково, як дорікав Юнга згодом ЛапласаТим, що Юнг іноді задовольнявся недостатньо строгими, а часом поверхневими експериментами. З уявлень про світлі як хвилевому русі ефіру виходив і Огюстен Френель (1788–1827), дорожній інженер, порівняно пізно почав цікавитися наукою. "Добрий геній" Френеля академік Франсуа Араго, який вчасно помітив видатний талант вченого і все життя допомагав йому, проте, писав у своїх записках-спогадах: "Огюстен Френель навчався так повільно, що восьми років ледве вмів читати... Він ніколи не відчував схильність до вивчення мов, не любив знань, заснованих однієї пам'яті, і запам'ятовував те, що було доведено ясно і переконливо " . Спочатку Френель працював у сільській глушині. Він і не підозрював про досліди Юнга, тож повторив їх. І пояснення огинання світлом перешкод Френель дав подібне до Юнговського. Пізніше, вже працюючи в Парижі, Френель отримав математичні рівняння, що точно описують оптичні процеси, що відбуваються на межі двох різних оптичних середовищ. Різні формули Френеля часто застосовуються в оптичних роботах, що, поза сумнівом, займають за цим показником перше місце. Френель запропонував створення інтерференційної картини спрямовувати сонячне світло на екран з допомогою двох дзеркал, встановлених під невеликим кутом друг до друга. Відомий вчений, автор багатьох університетських підручників з фізики, Роберт Поль для великої аудиторії запропонував створювати інтерференцію, направивши світло на тонку платню слюдяну. Відбите платівкою світло потрапляє на великий екран, на якому добре видно інтерференційні смуги. Явище інтерференції широко використовують у приладах, які називаються інтерферометрами. Інтерферометри можуть бути різним цілям, наприклад для контролю чистоти обробки поверхні металу. Автор: Самін Д.К.
▪ Хромосомна теорія спадковості
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Двоядерний Atom для нетбуків ▪ Домашній кінотеатр із системою автоматичного налаштування АС ▪ Інтегральний модуль для потужних застосувань ▪ Серотонін допомагає спалювати жир
▪ розділ сайту Радіоуправління. Добірка статей ▪ стаття Я не помру, а житиму, тому що я посіяв насіння словесне. Крилатий вислів ▪ статья Які розміри має найменший хижак на Землі? Детальна відповідь ▪ стаття Акумулювання енергії вітру. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Сеанс передбачень (кілька фокусів). 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