Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 148. Поперечность световых волн и электромагнитная
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 148. Поперечность световых волн и электромагнитная
теория света. Гипотезы § 145 настолько полно и хорошо поз- волили объяснить все детали опытов с турмалином, что можно считать эти гипотезы вполне обоснованными. Важнейшей из них является вывод о п о п е р е ч н о с т и с в е т о в ы х в о л н. С помощью представления о поперечных световых волнах уда- ется также превосходно объяснить и многочисленные другие явления, связанные с поляризацией света. Таким образом, об- ширная и разнообразная группа явлений поляризации света слу- жит надежным обоснованием идеи, согласно которой световая
перпендикулярны к направлению распространения волны. Признание световых волн поперечными имело очень большое значение в учении о свете. Френель, Юнг 1 ) и другие иссле- дователи, обосновавшие волновую природу света, полагали, что световые волны имеют характер упругих волн, распространя- ющихся в особой среде, заполняющей все пространство и на- званной световым эфиром. Впоследствии, однако, выяснилось, что гипотеза упругого эфира и представление о свете как об упругих волнах не могут удовлетворительно объяснить ряд вновь открытых явлений. Так, были установлены факты, обнаружи- вавшие тесную связь между электромагнитными и оптическими явлениями. Из этих фактов на первом месте стояли опыты, показавшие возможность воздействовать при помощи магнитного или электрического поля на характер поляризации света. Далее было открыто влияние электрического и магнитного полей на ча- стоту света, испускаемого атомами, и возможность при помощи света вызывать некоторые электрические процессы (например, фотоэффект; см. ниже, § 183) и т. д. Связь между оптическими и электромагнитными явлениями нашла свое выражение в э л е к- т р о м а г н и т н о й т е о р и и с в е т а, выдвинутой Максвел- лом в 1876 г. (см. § 58). 1 ) Томас Юнг (1773–1829) — английский физик и врач. Гл. XVI. Поляризация света и поперечность световых волн 373
Электромагнитная теория света устранила все трудности, свя- занные с гипотезой упругого твердого эфира. Для понимания процесса распространения электромагнитных волн нет надобно- сти предполагать мировое пространство заполненным каким-ли- бо веществом. Электромагнитные волны (в том числе и свет) мо- гут распространяться и в вакууме (ср. § 33). Электромагнитная волна представляет собой (см. §§ 54 и 59) распространение пе- ременного электромагнитного поля, причем напряженности элек- трического и магнитного полей перпендикулярны друг к другу и к линии распространения волны: электромагнитные волны поперечны. Таким образом, поперечность световых волн, дока- занная опытами по поляризации света, естественно объясняется электромагнитной теорией света. В световой волне, как и во всякой электромагнитной волне, имеются одновременно два вза- имно перпендикулярных направления колебаний: направления колебаний напряженностей электрического и магнитного полей. Все, что мы говорили о направлении световых колебаний, отно- сится к направлению колебаний напряженности электрического поля. В частности, специальные опыты позволили установить, что в волне, прошедшей через турмалин, колебание напряжен- ности электрического поля направлено вдоль оптической оси турмалина. |