История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
дискредитировать волновую теорию^. Неспособность теории
1 Пикок Life of Young.
^"Странный человек, - писал Маколей, когда полвека спустя он оказался
рядом с Бругхемом в Палате Лордов, - его силы иссякли, но дух его
бессмертен".
Светоносная среда от Брадлея до Френеля
131
Юнга произвести большое впечатление в первые годы после ее появления
поразительным образом проявилась в 1807-10 гг., когда сэр Уильям Гершель
опубликовал три работы^ по кольцам Ньютона. Гершель полностью
проигнорировал теорию Юнга и вместо приступов легкого отражения и легкого
прохождения Ньютона предложил объяснение, основанное на "принципе
критического разложения цветов, которое происходит при определенных углах
падения, допуская отражение некоторых лучей при том угле падения, при
котором другие лучи проходят".
Затем Юнг обратил внимание на интерференционные полосы теней. При
объяснении этих полос на основе корпускулярной теории предполагалось, что
силы притяжения, которые действуют при лучепреломлении, простирают свое
влияние на некоторое расстояние от границ поверхностей этих тел и
изгибают проходящие вблизи них лучи. Если бы это было так, то изгибание
очевидно зависело бы от величины этих сил притяжения, и следовательно, от
показателей преломления тел - эту гипотезу опроверг своими опытами
Гравезанд. Таким образом, причина диффракционных эффектов была абсолютно
неизвестной, пока Юнг на Бейкерианской лекции 1803 г.^ не показал, что в
их появлении заключается принцип интерференции, поскольку, если в конус
лучей, расходящихся от светящейся точки, поместить волосок, то внутренние
полосы (т. е. те, которые находятся в пределах геометрической тени)
исчезают при устранении света, проходящего по одной стороне волоса. Его
гипотеза относительно происхождения интерференционных лучей была не столь
удачна, поскольку он объяснил полосы, которые расположены вне
геометрической тени, интерференцией между прямыми лучами и лучами,
которые отразились вследствие дифракции на крае, и предположил, что
внутренние полосы, которые появляются в тени узкого тела, вызваны
интерференцией лучей, изогнутых из-за двух кромок этого тела.
Успех столь многих выводов волновой теории привел Юнга к тому, что он
попытался более досконально проверить ее способность к решению главной
задачи оптики - поведения света в кристаллах. Прекрасное построение
необыкновенного луча Гюйгенсом было заброшено на целый век, а степень
точности, с которой оно представляло наблюдения, была неизвестна. По
предложению Юнга Волластон^
xPhil. Trans. XCVII (1807), с. 180; XCIX (1809), с. 259; С (1810), с.
149.
2Р/гг/. Trans. XCIV (1804), с. 1; Юнг Works, I, с. 179.
3Phil. Trans. XCII (1802), С. 381.
132
Глава 4
исследовал этот вопрос экспериментально и показал, что результаты его
собственных измерений невероятно близки к правилу Гюйгенса. "Я полагаю, -
писал он, - что следует признать, что полученный результат
свидетельствует в пользу теории Г юйгенса; и несмотря на то, что нелегко
объяснить существование двух лучепреломлений в одно и то же время, в
одном и том же веществе, а еще труднее объяснить их чередование, когда
луч света проходит через второй кристалл шпата, который расположен
перпендикулярно первому; но наклонное преломление, если рассматривать его
отдельно, объясняется почти так же хорошо, как любое другое оптическое
явление".
Между тем, сторонники корпускулярной теории не сидели сложа руки, и в
последующие несколько лет ряд теоретических и экспериментальных открытий,
которые они сделали, видимо, пошатнул прочные позиции, на которые Юнг
поставил конкурирующую гипотезу.
Первым открытием было динамическое объяснение преломления необыкновенного
луча в кристалле, которое в 1808 г. опубликовал Лаплас1. Его подход
являлся обобщением метода, с помощью которого Мопертюи объяснял
преломление обыкновенного луча и который со времен Мопертюи развили
настолько, что можно было применить его к решению задач любой степени
сложности. Лаплас допускает, что среда кристалла действует на световые
корпускулы необыкновенного луча так, что изменяет их скорость в
отношении, которое зависит от угла наклона необыкновенного луча к оси
кристалла; поэтому фактически разность квадратов скоростей обыкновенного
и необыкновенного лучей пропорциональна квадрату синуса угла,
образованного осью и необыкновенным лучом. Тогда принцип наименьшего
действия приводит к закону преломления, который идентичен закону,
установленному Гюйгенсом при построении сфероида; как и исследование
Мопертюи привело к закону преломления, идентичному закону, полученному
при построении сферы Гюйгенсом.
Закон преломления необыкновенного луча можно также вывести и из принципа
наименьшего времени Ферма, если взять скорость обратно пропорциональную
скорости, принимаемой при использовании принципа наименьшего действия.
Скорость, используемая в принципе Ферма, соответствует скорости,
найденной Гюйгенсом, и пропорциональна радиусу сфероида. Очевидно, что
