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
История открытия оптических явлений
245
бьет о борт корабля как частицы, если длина корабля больше длины волны. Существуют и другие примеры.
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. Здесь никаких принципиальных замечаний нетю
Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. Она утверждает, что свет есть поперечные электромагнитные волны, хотя природа этих волн ею не рассматривается. Ее разделом является волновая оптика, математическим основанием которой являются общие уравнения классической электродинамики - уравнения Максвелла. Свойства среды при этом характеризуются макроскопическими материальными константами - диэлектрической и магнитной проницаемостями, которые и
определяют показатель преломления среды n = Ve/л. Фактически это та же геометрическая оптика, но здесь возникает проблема о физической сущности света, и на этот вопрос ответа как не было, так и нет.
Физиологическая оптика, смыкающаяся с биофизикой и психологией, исследует зрительный анализатор от глаза до коры головного мозга и механизмы зрения. Здесь также нет никаких ответов на вопросы о взаимодействии света и воспринимающих свет рецепторов.
