Жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы

Оптика — физика ғылымының дербес салаларының бірі. Оптикада жарық пен рентген сәулелерінің табиғаты мен касиеттері және олардың затқа ететін әсерлері қарастырылады.

XVII ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды. Олардың біреуі — жарықтың корпускулалық теориясы, екіншісі — жарықтың толқындық теориясы.

Жарықтың корпускулалық теориясын тұжырымды етіп баяндаған — ағылшынның атақты ғалымы И.НьютоН (1672 ж.) Бұл теория бойынша, жарық дегеніміз — жарқырауық денелерден ұшып шыққан жарық бөлшектерінің (корпускулалардың) ағыны. Ньютонша, жарық бөлшектері инерциязаңына лайық түзу сызық бойымен қозғалады, сондықтан жарық біртекті ортада тузудің бойымен таралады. Екі мөлдір ортаның шекарасында жарықтың сыну себебі жарық бөлшектері сындырушы ортаның бөлшектеріне тартылады, соның салдарынан бірінші ортадан екінші ортаға өткенде жарық бөлшектерінің жылдамдығы өзгереді, сонда бірінші ортадан гөрі екінші орта тығыздау болса, жарық бөлшектеріңің жылдамдығы артады. Демек, бірінші ортадағы жарық жылдамдығы екінші- ортадағы жарық жылдамдығынан ( -ден) кем болады. Корпускулалық теория бойынша жарықтың сыну көрсеткіші (n) жарықтың екінші ортадағы жылдамдығының бірінші ортадағы жылдамдығының қатынасына тең, яғни , мұндағы . Бірақ Ньютонның тұсында бұл қорытынды тәжірибе жүзінде тексерілген емес. Демек Ньютонның жарық сыну көрсеткіші жайындағы қорытындысы дұрыс емес. Бұл теорияның бұдан да басқа кемшіліктері бар. Сондықтан бұл теория кезінде жарықтың бірден-бір теориясы бола алмады. Сол кездің өзінде-ақ Голландия ғалымы X.Гюйгенс (1678 ж.) бірқатар дыбыс құбылыстары мен жарық құбылыстарын салыстыра отырып, жарықтың толқындық теориясын ұсынды. Бұл теория бойыиша жарық дегеніміз ерекше серпімді ортада (эфирде) таралатын толқындық процесс.

Толқындық бет жеткен әрбір нүкте элементар толқындардың дербес көзі болады; сол элементар толқындарды ораушы бет жаңа толқындық беттің орнын көрсетеді (Гюйгенс принципі). Толқындық беттерге тік жүргізілген түзулер жарық таралатын бағытты көрсетеді.

Гюйгенс осы принципке сүйеніп жарықтың шағылу және сыну заңдарын, сондай-ақ жарықтын қосарланып сынуын да дұрыс түсіндірді. Толқындык теория бойынша жарықтың сыну себебі жарық бір ортадан екінші ортаға өткенде оның жылдамдығы өзгереді. Мысалы тығыз емес ортадан (ауадан) тығыздау ортаға (суға) өткенде жарық жылдамдығы кемиді, сонда тығыздау ортаның жарық сыну көрсеткіші (п) жарықтың тығыз емес ортадағы жылдамдығының тығыздау ортадағы жылдамдығына қатынасына тең, яғни ,мұндағы . Сыну көрсеткіші жайындағы бұл қорытындының дұрыс екендігі кейін тәжірибе жасалып дәлелденді. Сонымен XIX ғасырдың басында Юнг пен Френельдің зерттеулерінің нәтижесінде жарықтың толқындық теориясы жарықтың корпускулалық теориясын біржола жеңді.

XIX ғасырдың алпысыншы жылдарында ағылшынның атақты физигі Дж.Максвелл электромагниттік құбылыстардың теориясын дамыта келіп, айнымалы электромагниттік өріс кеңістікте бір орында тұрмай, барлық жаққа таралатындығын дәлелдеді. Максвелл бұдан (1865 ж.) электромагниттік толқын мен жарықтың табиғаты бір, яғни жарық деген-міз электромагниттік толқындардың дербес түрі деген қорытынды жасады.

Жарықтың электромагниттік теориясы XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың бас кезінде оптиканың көптеген мәселелерін дұрыс түсіндіргенмен, бірқатар құбылыстарды, мысалы, жарық шығару және жарық жұту құбылыстарын, фотоэлектрлік құбылысты т.т. толық түсіндіре алмады.

Энергия кванттары жайндағы идея физикаға үлкен өзгеріс енгізді, кванттық теорияға негізделіп бұрын түсініксіз құбылыстар түсіндірілді. Мысалы, 1905 жылы атақты физик. А.Эйнштейн жарық дара энергия кванттары түрінде жұтылуға тиіс деп болжап, фотоэлектрлік құбылыстың негізгі заңдарын түсіндірді. Эйнштейн кейін жарық дегеніміз кванттар ағыны, әрбір жарық квантының энергиясы έ=hv деп жорыды, Жарық кванттары қазір фотондар деп аталады да, жарықты кванттар — фотондар ағыны деп ұғынатын теория жарықтың фотондық теориясы деп аталады.

Date: 2015-05-08; view: 4254; Нарушение авторских прав