|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Електромагнітна теорія світла. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття "Свого часу ньютон був переконаний у тому, що світло складається з найдрібніших частинок, швидкість переміщення яких практично нескінченна, - каже Т.Редже в передісторії питання. - Його сучасник Гюйгенс, Навпаки, був прихильником хвильового механізму поширення світла, подібного процесу поширення звуку в повітрі або в будь-якому матеріальному середовищі. Безперечний авторитет Ньютона не допустив визнання гіпотези Гюйгенса. У 1700 році Юнг, Френель та деякі інші вчені розпочали дослідження оптичних явищ, незрозумілих з погляду уявлень Ньютона. Ці явища прямо вказували на хвильову природу світла. Як не парадоксально, але серед цих явищ були й кільця Ньютона, добре відомі фотографам і що виникають, коли діапозитив міститься між скляними пластинами. Яскраве забарвлення деяких комах також виникає внаслідок складних процесів інтерференції світлових хвиль, що відбуваються в тонких шарах рідких кристалів, які розташовані на поверхні тіла комах. Однак, незважаючи на очевидні успіхи хвильової механічної теорії світла в другій половині XIX століття, вона була піддана сумніву з двох причин. Одна – досліди Фарадея, що відкрив дію магнітного поля світла. Інша - дослідження зв'язку між електричними та магнітними явищами, які проводив Максвелл. "Відкриття електромагнітної природи світла є чудовою ілюстрацією діалектики розвитку змісту та форми, - пише П.С. Кудрявцев. - Новий зміст - електромагнітні хвилі - було виражено у старій формі картезіанських вихорів. Невідповідність нового змісту, що у результаті розвитку електромагнетизму, як старої формі теорії дальнодействия, а й механічної теорії ефіру відчував вже Фарадей, шукав висловлювання цього змісту нову форму. Таку форму він вбачав у силових лініях, які слід розглядати не статично, а динамічно. Розвитку цієї думки присвячені його роботи "Думки про променеві вібрації" (1846) і "Про фізичні лінії магнітної сили" (1851). Відкриття Фарадеєм у 1845 році зв'язку між магнетизмом і світлом стало новим змістом у вченні про світло і водночас ще раз вказувало на строгу поперечність світлових коливань. Все це погано вкладалося в стару форму механічного ефіру". Фарадей висуває ідею силових ліній, в яких відбуваються поперечні коливання. "Чи не можна, - пише він, - припустити, що коливання, які у відомій теорії (хвильової теорії світла. - Прим. авт .) приймаються за основу випромінювання та пов'язаних з ним явищ, що відбуваються в лініях сил, що з'єднують частинки, а отже, маси матерії в одне ціле. Ця ідея, якщо її допустити, звільнить нас від ефіру, що є з іншого погляду тим середовищем, у якому відбуваються ці коливання. Вчений вказує, що коливання, що відбуваються в лініях сил, є не механічним процесом, а новою формою руху, "якийсь вищий тип коливання". Подібні коливання поперечні і тому можуть пояснити чудові різноманітні явища поляризації. Вони не схожі на поздовжні звукові хвилі в рідинах та газах. Його теорія, як він каже, "намагається усунути ефір, але не вагання". Ці магнітні коливання поширюються з кінцевою швидкістю: Поява зміни в одному кінці сили змушує припускати наступну зміну на іншому. ". Пошуки нової форми привели вченого до становлення важливої ідеї поперечних магнітних коливань, що поширюються, як і світло, з кінцевою швидкістю. Але це і є центральна ідея електромагнітної теорії світла - думка, що виникла ще 1832 року. Максвелл зазначав у записці до В.Бреггу: "Електромагнітна теорія світла, запропонована ним (Фарадеєм) в "Думках про променеві вібрації" (травень, 1846) або "Експериментальні дослідження", - це по суті те саме, що я почав розвивати в цій статті ("Динамічна теорія поля" (травень, 1865), за винятком того, що в 1846 році не було даних для обчислення швидкості розповсюдження". Подібне визнання, однак, не принижує заслуг у дослідженні електромагнітного поля Джеймса Максвелла. Джеймс Максвелл (1831-1879) народився в Единбурзі. Незабаром після народження хлопчика батьки відвезли його до свого маєтку Гленлер. Спочатку запрошували вчителів додому. Потім вирішено було віддати Джеймса в нову школу, яка мала гучну назву Единбурзької академії. Максвелл закінчив академію одним із перших, і перед ним відчинилися двері Единбурзького університету. Будучи студентом, Максвелл виконав серйозне дослідження з теорії пружності, що здобуло високу оцінку фахівців. І тепер перед ним постало питання про перспективу його подальшого навчання у Кембриджі. Обсяг знань Максвелла, міць його інтелекту та самостійність мислення дозволили йому досягти високого місця у своєму випуску. Він і посів друге місце. Молодий бакалавр був залишений у Кембриджі - Трініті-коледжі як викладач. Проте його турбували наукові проблеми. Крім його старого захоплення - геометрії та проблеми квітів, якою він почав займатися ще 1852 року, Максвелл зацікавився електрикою. 20 лютого 1854 Максвелл повідомляє Томсон про свій намір "атакувати електрику". Результат "атаки" - твір "Про Фарадеєві силові лінії" - перша з трьох основних праць Максвелла, присвячених вивченню електромагнітного поля. Слово "поле" вперше з'явилося в тому самому листі Томсону, але ні в цьому, ні в наступному творі, присвяченому силовим лініям, Максвел його не вживає. Це поняття знову з'явиться лише 1864 року у роботі " Динамічна теорія електромагнітного поля " . Він публікує дві основні роботи з створеної ним теорії електромагнітного поля: "Про фізичні силові лінії" (1861-1862 роки) та "Динамічна теорія електромагнітного поля" (1864-1865 роки). За десять років Максвелл виріс у найбільшого вченого, творця фундаментальної теорії електромагнітних явищ, що стала, поряд з механікою, термодинамікою та статистичною фізикою, одним із засад класичної теоретичної фізики. "Трактат з електрики та магнетизму" - головна праця Максвелла і вершина його наукової творчості. У ньому він підбив підсумки багаторічної роботи з електромагнетизму, що почалася ще на початку 1854 року. Передмова до "Трактату" датована 1 лютого 1873 року. Дев'ятнадцять років працював Максвелл над своєю основною працею! Дослідження, зроблені Максвеллом, привели його до висновку, що в природі повинні існувати електромагнітні хвилі, швидкість поширення яких у безповітряному просторі дорівнює швидкості світла – 300 000 кілометрів на секунду. Виникнувши, електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла, займаючи все більший та більший обсяг. Максвелл стверджував, що хвилі світла мають таку ж природу, як і хвилі, що виникають навколо дроту, у якому є змінний електричний струм. Вони відрізняються один від одного лише довжиною. Дуже короткі хвилі є видиме світло. "Припущення Максвелла про те, що зміни електричного поля тягнуть за собою виникнення потоку магнітної індукції, стало наступним кроком вперед, - пише А.А. Коробко-Стефанов. - Таким чином, змінне електричне поле, що виникло навколо магнітного, у свою чергу, створює змінне магнітне поле, що охоплює електричне, яке знову збуджує електричне, і т.д. Швидкозмінні електричні та магнітні поля, що поширюються зі швидкістю світла, утворюють електромагнітне поле. Електромагнітне поле поширюється у просторі від точки до точки, створюючи електромагнітні хвилі. Електромагнітне поле в кожній точці характеризується напруженістю електричного та магнітного полів. Напруженість електричного та магнітного полів - величини векторні, тому що характеризуються не тільки величиною, а й напрямком. Вектори напруженості полів взаємно перпендикулярні та перпендикулярні до напряму поширення". Тому електромагнітна хвиля є поперечною. З теорії Максвелла випливало, що електромагнітні хвилі виникають у тому випадку, якщо зміни напруженості електричного та магнітного полів відбуватимуться дуже швидко. Справедливість максвелівських уявлень досвідченим шляхом довів Генріх Герц. У вісімдесяті роки ХІХ століття Герц приступив до вивчення електромагнітних явищ, працюючи в аудиторії довжиною 14 метрів і шириною 12 метрів. Він виявив, що якщо відстань приймача від вібратора менше одного метра, то характер розподілу електричної сили аналогічний полю диполя і зменшується пропорційно кубу відстані. Однак на відстанях, що перевищують 3 метри, поле зменшується значно повільніше і неоднаково в різних напрямках. У напрямку осі вібратора дія зменшується значно швидше, ніж у напрямку, перпендикулярному осі, і ледь помітно на відстані 4 метрів, тоді як у перпендикулярному напрямку воно досягає відстаней, більших за 12 метрів. Цей результат суперечить усім законам теорії дальнодії. Герц продовжував дослідження у хвильовій зоні свого вібратора, поле якого пізніше розрахував теоретично. У ряді наступних робіт Герц незаперечно довів існування електромагнітних хвиль, що поширюються з кінцевою швидкістю. "Результати дослідів, поставлених мною над швидкими електричними коливаннями, - писав Герц у своїй восьмій статті 1888 року, - показали мені, що теорія Максвелла має перевагу перед усіма іншими теоріями електродинаміки". Поле у цій хвильовій зоні у різні моменти часу Герц зобразив за допомогою картини силових ліній. Ці малюнки Герца увійшли до всіх підручників електрики. Розрахунки Герца лягли основою теорії випромінювання антен і класичної теорії випромінювання атомів і молекул. Таким чином, Герц у процесі своїх досліджень остаточно і беззастережно перейшов на думку Максвелла, надав зручну форму його рівнянням, доповнив теорію Максвелла теорією електромагнітного випромінювання. Герц отримав експериментально електромагнітні хвилі, передбачені теорією Максвелла, і показав їх тотожність із хвилями світла. В 1889 Герц прочитав доповідь "Про співвідношення між світлом і електрикою" на 62-му з'їзді німецьких натуралістів і лікарів. Тут він підбиває підсумки своїх дослідів у наступних словах: "Усі ці досліди дуже прості в принципі, проте вони тягнуть за собою найважливіші наслідки. Вони руйнують будь-яку теорію, яка вважає, що електричні сили перестрибують простір миттєво. Вони означають блискучу. перемогу теорії Максвелла... Наскільки малоймовірним здавалося раніше її погляд на сутність світла, настільки важко тепер розділити це думка " . У 1890 році Герц опублікував дві статті: "Про основні рівняння електродинаміки в тілах, що покояться" і "Про основні рівняння електродинаміки для рухомих тіл". Ці статті містили дослідження про поширення "променів електричної сили" і, по суті, давали канонічне виклад максвелловской теорії електричного поля, яке увійшло з тих пір до підручників. Автор: Самін Д.К.
▪ Кванти ▪ наркоз
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Будильник Sensorwake Trio будить запахом, світлом та звуком ▪ Жорстких дисків купують дедалі більше ▪ Новим лампам BMW не знадобиться заміна ▪ Виявлено гігантську зірку з магнітними хмарами
▪ розділ сайту Крилаті слова, фразеологізми. Добірка статей ▪ стаття І нитка, втричі скручена, нескоро порветься. Крилатий вислів ▪ стаття Як людина навчилася писати? Детальна відповідь ▪ стаття Вирубка просік (розчищення трас). Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Казеїно-оліфові склади. Прості рецепти та поради ▪ стаття Кільцевий стереодекодер в УКХ ЧС приймачах Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
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