История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
разностей фазы, которые появляются между составляющими, поляризованными в
плоскости отражения и в плоскости, перпендикулярной ей. "При полном
внутреннем отражении, - сказал он, - лучи, поляризованные в плоскости
отражения, отражаются ближе к поверхности стекла, чем лучи, которые
поляризованы в плоскости, перпендикулярной плоскости отражения, так что
появляется разность их хода".
Это изменение фазы он вывел из формул, которые уже были получены для
обыкновенного преломления. Если рассматривать свет, поляризованный в
плоскости отражения, отношение амплитуд
^Однако теорию отражения Френеля можно согласовать с электромагнитной
теорией света, отождествляя его "смещение" с электрической силой.
^ С.Euvres de Fresnel, I, стр. 441. 487.
Светоносная среда от Брадлея до Френеля
157
отраженного и падающего света, как мы видели,
sin(i - г) sin(i + г) '
когда синус угла падения больше Ц2/1^1 > и происходит полное внутреннее
отражение, это отношение можно записать в форме
ев^~\
где в обозначает вещественную величину, определенную уравнением
2 ^icosz
Френель истолковал это выражение как обозначающее1, что амплитуда волны
отраженного света равна амплитуде волны падающего света, но по фазе эти
волны отличаются на величину в. Точно так же можно рассмотреть и тот
случай, когда волна поляризуется в плоскости, перпендикулярной плоскости
отражения, и формулы, которые получаются в результате, полностью
подтверждаются на опыте.
Через несколько месяцев после представления работы по отражению Френеля
избрали членом Академии наук, и в оставшийся период его короткой жизни он
был удостоен не только французских, но и зарубежных наград. В 1827 году
Лондонское королевское общество наградило его медалью Румфорда; но Араго,
которому Юнг поручил передать эту награду, нашел Френеля при смерти, и
через восемь дней он умер.
Гений Юнга и Френеля создал для волновой теории света столь устойчивое
положение, что с тех пор у корпускулярной теории не появлялось
приверженцев из когорты молодых ученых^. Видимо, в этом споре решающими
оказались два поразительных опыта, придуманных позднее. Первым мы обязаны
Г. Б. Эйри (1801-92), который
3 о
заметил , что в соответствии с корпускулярной теорией цвета тонких
пластинок получаются исключительно под действием света, отраженного
второй поверхностью пластинки, а в волновой теории они
^Об этом толковании см. Де Морган, Trigonometry and Double Algebra, стр.
119,
139.
2Брюстер (род. в 1781 г.) в 1830-х гг. все еще склонялся к корпускулярной
теории.
3Trans. Camb. Phil. Soc. IV (1833), с. 279 ( чит. 14 ноября 1831 г.).
158
Глава 4
зависят от интерференции света, отраженного первой и второй поверхностями
пластинки. Значит, если при создании колец Ньютона мы каким-то образом
сумеем предотвратить отражение первой поверхностью, кольца не появятся в
соответствии с волновой теорией, но появятся в том случае, если истинной
является другая гипотеза. Эйри провел опыт, положив линзу на
отполированную металлическую поверхность. Используя свет, поляризованный
в плоскости, перпендикулярной плоскости отражения, и падающий под углом
поляризации, он гарантировал, что свет, попадающий в глаз, - это свет,
отраженный металлом и несмешанный с другим светом: колец не было, поэтому
заключение было сделано в пользу волновой теории.
Второй опыт провели в 1850 году Фуко^ и Физо^, реализуя план, который уже
давно придумал Араго. Они измерили скорость света в воздухе и в воде и
обнаружили, что в вопросе, о котором так долго спорили две конкурирующие
школы, были правы сторонники волновой гипотезы.
1Comptes Rendus, XXX (1850), с. 551.
2Ibid" с. 562.
Глава 5
Эфир как упругое твердое тело
Когда Юнг и Френель впервые выдвинули теорию о том, что световые
колебания совершаются под прямым углом к направлению распространения
света, они в то же время указали, что эту особенность можно объяснить,
создав новую гипотезу природы светоносной среды, а именно: светоносная
среда обладает способностью сопротивляться попыткам вызвать ее
деформацию. Именно эта способность отличает твердые тела от жидкостей,
которые никоим образом не сопротивляются деформации, а значит, идею Юнга
и Френеля можно выразить простым утверждением: эфир ведет себя как
упругое твердое тело. После смерти Френеля эта концепция была развита в
ряде блестящих научных трудов, на которых мы сейчас и остановимся.
В самом начале теория упругого твердого тела сталкивается с очевидной
сложностью. Если эфир обладает свойствами твердого тела, как же тогда
планеты, двигаясь по орбите, могут перемещаться в нем с огромными
скоростями, не встречая ощутимого сопротивления? Впервые
удовлетворительный ответ на это возражение дал Джордж Габриэль Стокс1
(1819-1903), который заметил, что вещества вроде смолы и сапожного воска
являются достаточно твердыми, чтобы совершать упругие колебания и в то же
время достаточно пластичными, чтобы пропускать через себя другие медленно
движущиеся тела. Он предположил, что эфир тоже может обладать комбинацией
