Бугер, Буге (Bouguer) Пьер

(16.2.1698, Ле-Круазик, Бретань, - 15.8.1758, Париж), французский физик, один из основателей фотометрии. Член Французской АН в Париже (1731). В возрасте 15 лет, после смерти отца, заменил его в должности профессора гидрографии. Бугер впервые установил понятие количества света, сформулировал основные положение визуальной фотометрии (принцип градации света), описал фотометрические приборы, разработал способы измерения яркости света. В 1729 г. установил закон ослабления пучка света в поглощающей среде. Автор работ «Трактат о корабле» (1746 г.) и «Новое сочинение по навигации, содержащее теорию и практику штурманского искусства» (1753 г.), имевших большое значение для развития корабельного дела. В 1735-1743 гг. возглавлял вместе с Ш. М. Кондамином организованную Французской АН экспедицию по проведению градусных измерений в Перу с целью определения формы Земли.

Галилей Галилео

(1564-1642). Великий итальянский физик и астроном, один из основателей точного естествознания в 1581 г. поступил в Пизанский университет, где изучал медицину. Но, увлекшись геометрией и механиком, оставил университет и уехал во Флоренцию, где четыре года самостоятельно изучал математику. Несмотря на то, что Галилея нельзя считать создателем первого телескопа, он, несомненно, являлся первым, кто создал этот инструмент на научной основе. Астрономические наблюдения принесли ему большую славу. Уже при дворе герцога Тосканского он продолжает свои исследования, открывая фазы Венеры, пятна на Солнце и его вращение. Микроскоп он создал, подбирая соответствующее расстояние между линзами, при котором оказывались увеличенными не удаленные, а близкие предметы. О наблюдении насекомых имеется запись от 1614 г., а в 1624 г. он посылает сконструированный им микроскоп Федерико Чези с описанием наводки на резкость. От долгих прямых наблюдений Солнца (светофильтры придумали только в 1617 г.) Галилей ослеп.

Гюйгенс Христиан

(1629-1695). Голландский физик, механик, математик и астроном. Учился в университетах Лейдена и Бреда. В 1665-1681 гг. жил в Париже, был избран членом Парижской Академии наук, с 1681 г. - снова в Гааге. Физические исследования в области механики, оптики, молекулярной физики. В 1678 г. в мемуарах, представленных в Парижскую Академию наук, разработал волновую теорию света (опубликована в «Трактате о свете» в 1690 г). Объясняя механизм распространения света, выдвинул известный принцип, названный впоследствии его именем. Изучал также двулучепреломление, с большой точностью измерил геометрические характеристики исландского шпата, в котором наблюдалось это явление, и обнаружил его в кристаллах кварца. Ввел понятие «ось кристалла». Открыл в 1678 г. поляризацию света. Работал над усовершенствованием телескопов и микроскопов, сконструировал использующийся поныне окуляр Гюйгенса.

Кеплер Иоганн

(1571-1630). Немецкий астроном и оптик, один из творцов небесной механики. Окончил Тюбингенский университет. В 1600 г. переехал в Прагу к датскому астроному Тихо Браге, после смерти которого стал математиком при дворе императора Рудольфа II. Оставил работы в области астрономии, механики, оптики, математики. Его астрономические расчеты и три знаменитых закона стали основой для динамического объяснения, разработанного позднее Ньютоном. В 1604 I. написал «Дополнение к Вителлию», в котором четко описал перевернутое изображение на сетчатке глаза. Здесь же привел формулу, связывающую фокусное расстояние линзы с положениями предмета и его изображения на оптической оси, и ввел ряд новых терминов (сходимость и расходимость пучков, оптическая ось, фокус системы).

Леонардо да Винчи

(1452-1512). Великий итальянский художник, скульптор, мыслитель, сочетавший в себе глубокого теоретика и талантливейшего практика. Он оставил громадный След в развитии всех областей знаний, которыми занимался, в том числе в оптике. В его «Атлантическом кодексе» и других манускриптах были поставлены и решены задачи построения хода лучей в глазе и в камере-обскуре, рассмотрены вопросы перспективы, аккомодации и адаптации глаза, дано научное объяснение действия линз, зеркал и очков, В его трудах встречаются вопросы аберраций (искажений), приведены результаты первых фотометрических исследований по сравнению освещенностей, даваемых несколькими разнесенными свечами. Им была создана уникальная модель человеческого глаза с роговой оболочкой, хрусталиком, зрачком и стекловидным телом. Леонардо описал технологии изготовления линз и зеркал и даже предложил конструкцию станка для шлифовки вогнутых сферических и параболических зеркал.

Максвелл (Maxwell) Джеймс Клерк (Кларк)

(13.06.1831, Эдинбург - 5.11.1879, Кембридж). Британский физик. Родился в семье шотландского дворянина из знатного рода Клерков (Clerks). Учился сначала в Эдинбургской академии, Эдинбургском университете (1847-1850), затем в Кембриджском (1850-1854) университете (Питерхауз и Тринити-колледж). В 1855 стал членом совета Тринити-колледжа. В 1856-1860 был профессором натуральной философии Маришал-колледжа Абердинского университета. В 1858 женился на Кэтрин Мэри Дьюар, дочери главы Маришаль-колледжа Даниэля Дюара. С 1860 возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета. В 1865 в связи с серьёзной болезнью (оспа) Максвелл отказался от кафедры и поселился в своем родовом поместье Гленлэр близ Эдинбурга. Продолжал заниматься наукой, написал несколько сочинений по физике и математике. В 1871 в Кембриджском университете возглавил кафедру экспериментальной физики. Организовал научно-исследовательскую лабораторию, которая открылась 16 июня 1874 и была названа Кавендишской - в честь Г. Кавендиша. Свою первую научную работу Максвелл выполнил ещё в школе, придумав простой способ вычерчивания овальных фигур. Эта работа была доложена на заседании Королевского общества и даже опубликована в его «Трудах». В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трёх основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета (диск Максвелла). При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую — жёлтым, он казался оранжевым; смешивание синего и жёлтого создавало впечатление зелёного. В 1860 году за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награждён медалью Румфорда. В 1857 году Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале XVII века и представляли удивительную загадку природы: планета казалась окружённой тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Лаплас доказал, что они не могут быть твёрдыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришёл к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж. Адамса. Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 году учёный выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привёл распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р. Клаузиуса, который ввёл понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, то есть в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»). В 1831, в год рождения Максвелла, М. Фарадей проводил классические эксперименты, которые привели его к открытию электромагнитной индукции. Максвелл приступил к исследованию электричества и магнетизма примерно 20 лет спустя, когда существовали два взгляда на природу электрических и магнитных эффектов. Такие учёные, как А. М. Ампер и Ф. Нейман, придерживались концепции дальнодействия, рассматривая электромагнитные силы как аналог гравитационного притяжения между двумя массами. Фарадей был приверженцем идеи силовых линий, которые соединяют положительный и отрицательный электрические заряды или северный и южный полюсы магнита. Силовые линии заполняют все окружающее пространство (поле, по терминологии Фарадея) и обусловливают электрические и магнитные взаимодействия. Следуя Фарадею, Максвелл разработал гидродинамическую модель силовых линий и выразил известные тогда соотношения электродинамики на математическом языке, соответствующем механическим моделям Фарадея. Основные результаты этого исследования отражены в работе «Фарадеевы силовые линии» (Faraday’s Lines of Force, 1857). В 1860—1865 Максвелл создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла), описывающих основные закономерности электромагнитных явлений: 1-е уравнение выражало электромагнитную индукцию Фарадея; 2-е - магнитоэлектрическую индукцию, открытую Максвеллом и основанную на представлениях о токах смещения; 3-е - закон сохранения количества электричества; 4-е - вихревой характер магнитного поля. Продолжая развивать эти идеи, Максвелл пришёл к выводу, что любые изменения электрического и магнитного полей должны вызывать изменения в силовых линиях, пронизывающих окружающее пространство, то есть должны существовать импульсы (или волны), распространяющиеся в среде. Скорость распространения этих волн (электромагнитного возмущения) зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды и равна отношению электромагнитной единицы к электростатической. По данным Максвелла и других исследователей, это отношение составляет 3,4×10¹⁰ см/с, что близко к скорости света, измеренной семью годами ранее французским физиком А. Физо. В октябре 1861 Максвелл сообщил Фарадею о своём открытии: свет - это электромагнитное возмущение, распространяющееся в непроводящей среде, то есть разновидность электромагнитных волн. Этот завершающий этап исследований изложен в работе Максвелла Динамическая теория электромагнитного поля (Treatise on Electricity and Magnetism, 1864), а итог его работ по электродинамике подвёл знаменитый Трактат об электричестве и магнетизме (1873). Теория электромагнитного поля и, в особенности, следующий из неё вывод о существовании электромагнитных волн при жизни Максвелла оставались чисто теоретическими положениями, не имевшими никакого экспериментального подтверждения, и современниками зачастую воспринимались как «игра ума». В 1887 г. немецкий физик Генрих Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Последние годы жизни Максвелл занимался подготовкой к печати и изданием рукописного наследия Кавендиша. Два больших тома вышли в октябре 1879.

Ньютон Исаак

(1643-1727). Выдающийся английский ученый, заложивший основы современного естествознания, президент Лондонского королевского общества с 1703 г. Окончил Кембриджский университет (1665). В 1669-1701 гг. возглавлял в нем кафедру. С 1695 г. - смотритель, с 1699 г. - директор Монетного двора. Работы относятся к механике, оптике, астрономии, математике. Создал огромный труд «Математические начала натуральной философии», изданный в 1687 г. Оптические исследования изложил в «Оптике» (1704). В 1666 г. при помощи трехгранной стеклянной призмы разложил солнечный свет на семь цветов (в спектр), а затем соединил их снова, получив исходный белый свет. Открыл хроматическую аберрацию и, пытаясь ее избежать, сконструировал отражательный телескоп-рефлектор оригинальной системы. Исследовал интерференцию и дифракцию света, изучая цвета тонких пленок, открыл так называемые кольца Ньютона, установил закономерности в их размещении, высказал мысль о периодичности светового процесса. Пытался объяснить двулучепреломление и близко подошел к открытию явления поляризации. Свет считал потоком корпускул, однако на разных этапах рассматривал возможность существования и волновых свойств света, в частности, в 1675 г. предпринял попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую теорию света.

Пифагор

Родился в 570 г. до н. э. и жил сначала на острове Самос, а в 531 г. до н. э. переселился в Южную Италию, которая впоследствии именовалась Великой Грецией. Еще в молодости Пифагор пришел к убеждению, что все в мире определяется числами или соотношениями чисел. Что касается его исследований в области оптики, он считал, что объекты становятся видимыми благодаря «выстреливаемым» ими крохотным частицам, попадающим в глаз человека. Потрясающее предвидение Пифагора вспоминали на всех этапах создания корпускулярной теории. Зная законы отражения, он развивал геометрические методы построения изображений плоскими и кривыми зеркалами, основанные на прослеживании продолжений отраженных лучей за зеркало.

Птолемей Клавдий

(II в. н. э.). Великий геометр и астроном из Александрии, автор трактата «Альмагест», который более тысячелетия оставался сводом астрономических знаний. Придал завершенный вид геоцентрической теории мироздания (птолемеева система мира), которую со временем заменила гелиоцентрическая система Коперника. Создатель трактата «Оптика» в пяти книгах, где впервые описаны действительно точные диоптрические исследования с целью учета влияния преломления атмосферы на астрономические наблюдения. Птолемей не смог открыть количественный закон, связывающий углы падения и преломления, ошибочно полагая, что для данных двух сред углы преломления изменяются почти пропорционально углам падения. Это предположение, Справедливое при малых углах падения, не выполняется для больших углов, поскольку пропорциональность наблюдается не для самих углов, а для их синусов.

Френель Огюст Жан

(1788-1827). Французский физик, член Парижской академии наук и Лондонского королевского общества. Окончил Политехническую школу и Школу мостов и дорог в Париже. Работал инженером по ремонту и строительству дорог в различных департаментах Франции, с 1817 г. - в Политехнической школе. Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя представление о когерентности элементарных волн и их интерференции (принцип Гюйгенса—Френеля). Исходя из этого, разработал теорию дифракции света. Выполнил классические опыты по интерференции света с бизеркалами и бипризмами. Исследовал интерференцию поляризованных лучей. Открыл в 1823 г. эллиптическую и круговую поляризации света. Установил законы отражения и преломления света на плоской поверхности раздела двух сред (формулы Френеля). Исследовал проблему о влиянии движения Земли на оптические явления. Высказал мысль о частичном увлечении эфира и вывел коэффициент увлечения света движущимися телами. Однако эти его выводы получили свое объяснение лишь в рамках теории относительности. Поляризационные исследования Френеля доказали поперечность световых волн, формулами Френеля для отраженной и преломленной волн пользуются и сегодня, а изобретенная им плоская линза Френеля является обязательным элементом современных проекционных систем.

Эвклид

Создавал свои труды в Александрии в начале III в. до н. э. В своем первом математическом трактате он подвел итог предшествующему развитию древнегреческой математики. Создатель геометрической системы (евклидовой геометрии), на которой затем основывалась вся классическая физика. В трактатах Эвклида «Оптика» и «Катоптрика» изложены результаты его оптических исследований. Его геометрические построения теней и изображений в плоских зеркалах указывают на понимание прямолинейности световых лучей и равенства углов падения и отражения. Он исследовал отражение светового луча системой нескольких плоских зеркал. В своих трудах рассмотрел отражения света от плоских и сферических зеркал, привел теорему о равенстве углов падения и отражения, о симметричности предмета и изображения в плоском зеркале, о положении изображения на одной прямой с предметом в сферических зеркалах и т. п. Все это дает основание считать Эвклида основоположником геометрической оптики.