История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
происходят в волновом фронте.
Не следует забывать, что еще была неизвестна теория распространения волн
в упругом твердом теле, и свет до сих пор интер-
'Пикок Life of Young, с. 391.
2 Юнг Works, I, с. 279.
* Эту аналогию приводил Гук в докладе Лондонскому Королевскому обществу
15 февраля 1671-2 г. Но, видимо, нет причины полагать, что Гук хорошо
понимал тот вопрос, который теперь выдвинул Юнг.
Светоносная среда от Брадлея до Френеля
145
претировали по аналогии с колебаниями звука в воздухе, для которого
направление колебаний совпадает с направлением их распространения. А
значит, нужно было каким-то образом доказать новый подход. С удивительной
проницательностью Френель указал^ точное направление, в котором
необходимо развивать теорию колебаний в весомых телах, чтобы допустить
существование волн, подобных световым волнам. "Геометры, - писал он, -
которые исследовали колебания упругих жидкостей, до сих пор учитывали
только те силы ускорения, которые возникают из-за разности сгущения или
разрежения соседних слоев". Он указал, что, если допустить, что среда
обладает жесткостью, или силой сопротивления деформации, подобной той,
которую демонстрируют все реальные твердые тела, эта среда будет способна
к поперечным колебаниям. Отсутствие продольных волн в эфире он объяснил,
допустив, что силы, которые препятствуют сгущению, гораздо больше сил,
препятствующих деформации, и что скорость распространения сгущений
настолько больше скорости световых колебаний, что практическое равновесие
давления поддерживается непрерывно.
Затем стали исследовать природу обыкновенного неполяризо-ванного света.
"Тогда, - писал Френель^, - если поляризация луча света состоит в том,
что все его колебания осуществляются в одном направлении, то из любой
гипотезы образования световых волн следует, что луч, исходящий из
единственного центра возмущения, всегда будет поляризоваться в
определенной плоскости в любой момент. Но в следующий момент изменяется
направление движения, а вместе с ним и плоскость поляризации; эти
изменения следуют одно за другим так же быстро, как возмущения колебаний
световой частицы; так что, даже если можно было бы изолировать свет этой
отдельной частицы от света других световых частиц, нет сомнения в том,
что мы не увидели бы явления поляризации. Если рассмотреть действие,
производимое объединением всех волн, которые испускают все точки
светящегося тела, мы увидим, что в каж-
lAnnales de Chimie, XVII (1821), с. 180; CEuvres, I, с. 629. Юнг уже
привлек внимание к этому вопросу. "Сложно, - говорит он в своих лекциях
по натурфилософиии (Lectures on Natural Philosophy, изд. 1807 г., том I,
с. 138), - сравнивать поперечные межмолекулярные силы взаимодействия, или
силу, которая противостоит распаду частей твердого тела, с любой формой
силы непосредственного сцепления. Эта сила представляет собой жесткость
или твердость твердого тела и полностью отсутствует в жидкостях".
^Loc. cit. с. 183.
146
Глава 4
дый момент в определенной точке эфира общая результирующая всех движений
будет иметь определенное направление, но оно будет изменяться в каждый
следующий момент. Итак, прямой свет можно считать объединением, а точнее
быстрой последовательностью, систем волн, поляризованных во всех
направлениях. В соответствии с таким взглядом на этот вопрос, действие
поляризации заключается не в создании этих поперечных движений, а в
разложении их в двух неизменных направлениях и разделении их
составляющих, поскольку тогда в каждом из направлений колебательные
движения происходят всегда в одной плоскости".
Затем он продолжил работу, чтобы изучить связь направления колебаний и
плоскости поляризации. "Применим эти идеи к двойному лучепреломлению и
рассмотрим одноосный кристалл как упругую среду, в которой сила
ускорения, которая появляется вследствие смещения ряда молекул,
перпендикулярно к этой оси, относительно смежных рядов, одинакова вокруг
всей оси; а смещения, которые происходят параллельно оси, вызывают силы
ускорения другой интенсивности, большей, когда кристалл "отталкивает", и
меньшей, когда он "притягивает". Поскольку особенность обыкновенных лучей
состоит в том, что они распространяются с одинаковой скоростью во всех
направлениях, то необходимо принять, что их колебательные движения
происходят перпендикулярно плоскости, проведенной через эти лучи и ось
кристалла; тогда смещения, которые они вызывают и которые всегда
происходят вдоль направлений, перпендикулярных этой оси, в соответствии с
этой гипотезой, будут создавать одинаковые силы ускорения. Если
придерживаться традиционного значения выражения плоскость поляризации, то
плоскостью поляризации обыкновенных лучей является плоскость, проходящая
через ось кристалла; значит, в сходящемся пучке лучей поляризованного
света колебательное движение происходит перпендикулярно плоскости
поляризации".
Этот результат дал Френелю точку опоры для решения задачи, на которую он
