История открытия оптических явлений
243
Работы Юнга, Френеля и Араго (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. Араго 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 движущимися телами, которая была подтверждена в 1851 г. прямыми измерениями А.И.Л.Физо. Вместе с Араго 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 Араго, 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,
244
Глава 1.
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 ХХ 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.
Борьба между корпускулярной и волновой концепцией продолжалась и в 20-м столетии. Появление квантовой механики разрешило существовавшую тогда проблему излучения абсолютно черного тела путем введения постулата о дискретном излучении энергии, порции которой были определены как фотоны. Энергия фотонов была постулирована пропорциональной частоте излучения в первой степени, т. е. как
Е = hu,
где h - постоянная Планка. В 1924 г. Гуи де Бройль сформулировал постулат о корпускулярно-волновом дуализме света, в соответствии с которым не только свет, но и любая масса обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами, причем, чем больше масса, тем короче волна и выше частота. Несмотря на полное непонимание физической сущности этого, такая постановка показалась удовлетворительной, и она в настоящее время считается одной из основ квантовой механики.
На самом деле корпускулярно-волновым свойствами обладают многие явления в макромире. Например, волна качает лодку, если размеры лодки меньше длины волны, но та же волна
