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.
246
Глава 1.
Несмотря на перечисленные недостатки, все разделы оптики получили широкое практическое применение. Созданы многочисленные источники освещения, основанные на различных достижениях физики, наука светотехники учитывает законы оптики и физиологии. Оптические спектральные исследования позволили во многом разобраться со строением вещества. Созданы многочисленные оптические приборы для самых различных целей, начиная от исследований микроскопических организмов и строения вещества до исследования Вселенной. Таким образом, достижения оптики как науки огромны. И при всем этом сущность оптических явлений и самого элементарного носителя света - фотона по-прежнему остается неизвестной.
Несмотря на то, что оптика имеет давнюю историю, а попытки применения математического аппарата электродинамики начались сразу же после опубликования Максвеллом своих знаменитых уравнений, достаточно быстро обнаружилось и некоторое несоответствие распространения фотона законам Максвелла.
В своих работах Максвелл показал, что скорость распространения электромагнитных колебаний и света одна и та же и составляет:
1
с = — -— ,
V £0 у«0.
где £0 и /л0 соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума.
Именно на этом основании всеми последующими исследователями сделан вывод о том, что свет и радио волны представляют собой одно и то же и отличаются только диапазоном частот, так что свет включен в единую таблицу частот электромагнитных колебаний
