412
Глава 9. Свет.
ударяющиеся о поверхность в другое время, когда она расширена в промежутке между двумя колебаниями, или не слишком сжата и сгущена, проходят насквозь и преломляются».
Ньютон объясняет цвета тонких пластинок и интерференционные кольца тем, что эфирные колебания распространяются быстрее, чем свет, их вызвавший. «При таком предположении, - пишет он, - при падении света на тонкую пленку или пластинку какого-нибудь прозрачного тела волны, возбужденные прохождением света через первую поверхность, обгоняют лучи один за другим. Когда луч дойдет до второй поверхности, то волны заставят его там отразиться или преломиться соответственно тому, какая часть волны обгоняет там луч, сгущенная или разреженная».."
Однако в дальнейшем Ньютон фактически отказался от попыток объяснения описания оптических явлений с помощью эфира. Если в первом издании «Оптики» (1704 г.) эфир просто замалчивается, то в издании 1706 года он резко отрицается.
Еюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Fринальди и Fука, исходил из аналогии между многими акустическими и оптическими явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира.
Термин «поляризация света» был предложен в 1808 г. Эмалюсом. С его именем и с именами Ж.Био, О. Френеля, Д.Арого, Д.Брюстера и других связано начало широкого исследования эффектов, в основе которых лежит поляризация света. Существенное значение для понимания поляризации света имело ее проявление в эффекте интерференции света. Именно тот факт, что два световых луча, линейно поляризованных, под прямым углом друг к другу не интерферируют, явился решающим доказательством поперечности световых волн. Работы Юнга, Френеля и Арого (1816-1819) в этом направлении определили победу волновой теории. .
Тем временем в работах П.С.Лапласа и Ж.Б.Био развивалась далее корпускулярная теория. Ее сторонники предложили считать объяснение явления дифракции достойным премии, учрежденной на 1818 г. Парижской Академией наук. Но эта премия была присуждена А.Ж.Френелю, исследования которого основывались на волновой теории.
В этом же году Френель занялся весьма важной проблемой влияния движения Земли на распространение света. Арого экспериментально обнаружил, что, помимо аберрации, нет различия между светом от звезд и светом от земных источников. На основании этих наблюдений Френель создал теорию о частичном увлечении светового эфира
413
движущимися телами, которая была подтверждена в 1851 г. прямыми измерениями А.И.Л.Физо. Вместе с Арого Френель исследовал интерференцию поляризованных лучей света и обнаружил, что лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях, никогда не интерферируют. Этот факт нельзя было согласовать с общепринятым тогда предположением о продольности световых волн. Юнг, узнавший об этом открытии от Арого, нашел разгадку возникшего противоречия, предположив, что световые колебания поперечны.
Поляризация света нашла объяснение в трудах Дж. Максвелла. Дж. Максвеллом показано, что свет представляет собой не упругие колебания, а электромагнитные волны. Друде, Гельмгольцем и Лоренцем при построении электронной теории вещества были объединены идеи об осцилляторах и электромагнитная теория света [9-
11]. В это же время рядом исследователей были предприняты разнообразные и весьма многочисленные попытки объяснения оптических эффектов путем конструирования на базе предположений о существовании в природе мировой среды - эфира, однако эти попытки в среднем успехом не увенчались: объясняя одни явления, все теории, модели и гипотезы эфира наталкивались в других явлениях на непреодолимые противоречия.
Исследования оптических явлений продолжались и в дальнейшем. А.Г.Столетов в 1888-1890 гг. обнаружил фотоэффект [12], который впоследствии был объяснен Эйнштейном на основе фотонных представлений. П.Н.Лебедев в 1899 г. открыл давление света [13]. Развитие оптики в XX столетии тесно связано с квантовой механикой и квантовой электродинамикой [14-17]. И хотя физическая сущность оптических явлений так и не получила удовлетворительного объяснения, было решено, что объяснение оптических явлений уже не нуждается в гипотезе существования эфира, что достаточно математических законов, описывающих эти явления.
В настоящее время оптику принято подразделять на геометрическую, физическую и физиологическую.
Геометрическая оптика оставляет в стороне вопрос о природе света, исходит из эмпирических законов его распространения и использует представления о световых лучах, преломляющихся и отражающихся на границах сред с разными оптическими свойствами и прямолинейных в оптически однородных средах. Ее задача -математически исследовать ход световых лучей в среде с известной зависимостью показателя преломления среды от координат либо, напротив, найти оптические свойства и форму прозрачных и отражающих сред, при которых лучи проходят по заданному пути.