Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Против такой волновой теории существует одно важное возражение. Как известно, волны обтекают препятствия. Легко видеть, как это происходит с волнами на поверхности воды или со звуковыми волнами, когда они «поворачивают за угол». Однако луч света распространяется по прямой. Если на пути света поместить непрозрачное тело с резкой гранью, то его тень будет иметь резкую границу.
Именно этот факт склонил Ньютона к отказу от волновой теории. Он не отдал предпочтения какой-нибудь определенной гипотезе, но лишь просто указал, что свет представляет собой нечто, что распространяется от светящегося тела «подобно излучаемым частицам». Однако -его последователи истолковали это мнение так, как будто Ньютон отдал предпочтение корпускулярной теории, а авторитет его имени завоевал признание для этой теории на целое столетие. Однако в это время Гримальди уже открыл (его результат был опубликован посмертно в 1665 г.), что свет может также и «огибать углы». На границах резких теней можно видеть слабые участки освещенности в форме перемежающихся светлых и темных полосок или ореолов; это явление было названо дифракцией света. Именно это открытие сделало Гюйгенса ревностным сторонником волновой теории. Первым и самым главным аргументом в пользу этой теории он считал тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех в точности, как два ряда волн на воде, тогда как между пучками излученных частиц с необходимостью возникали бы столкновения или по крайней мере какого-либо рода возмущения. На базе волновой теории Гюйгенс успешно объяснил отражение и преломление света. Он
t = UceK ^-^-4--Ч
t =Scet I-it-ч->-V-
t - 2сек і—^-Ч->-Ч-
»*>ч 4Vy
?= /сек |->-Ч--Ч-
t'O *-Ч-/-Ч--^
Фиг. 47. Волна, движущаяся вправо. 90 Г л. IV. Фундаментальные законы оптики
опирался на принцип, носящий теперь его имя и состоящий в том, что каждую точку, достигаемую световой волной, следует рассматривать как источник новой сферической световой волны. Отсюда вытекает фундаментальное различие между корпускулярной и волновой теориями — различие, которое в дальнейшем привело к окончательному экспериментальному решению в пользу последней.
Известно, что распространяющийся в воздухе луч света, падая на граничную поверхность более плотного тела, например стекла или воды, искривляется или преломляется так, что его направление приобретает более крутой наклон к граничной поверхности (фиг. 48). Корпускулярная теория объясняет этот
Фиг. 48. Изменение напра- Фиг. 49. Преломление луча свет л вления луча света при переходе при переходе из воздуха в стекло из воздуха в стекло. с точки зрения волновой теории.
факт на основе предположения, что частицы света испытывают притяжение со стороны более плотной среды в тот момент, когда достигают ее границы. Таким путем они ускоряются, приобретая импульс в направлении, перпендикулярном к граничной поверхности, и, следовательно, оказываются отклоненными ближе к нормали. Отсюда вытекает, что в более плотной среде они должны двигаться быстрее, чем в менее плотной.
Рассуждения Гюйгенса на базе волновой теории строятся на совершенно противоположном предположении (фиг. 49). Когда световая волна падает на граничную поверхность, она возбуждает элементарные волны в каждой точке границы. Если в более плотной среде эти элементарные волны распространяются медленнее, то плоскость, касательная ко всем таким сферическим волнам и представляющая, согласно Гюйгенсу, преломленную волну, оказывается отклоненной в правильном направлении.
Гюйгенс также объяснил двойное преломление в исландском шпате, открытое Эразмом Бартолинусом в 1669 г. Он исходил § 2. Корпускулярная и волновая теории
91
из волновой теории и предположения, что свет может распространяться в кристалле с двумя различными скоростями таким образом, что одна элементарная волна представляет собой сферу, а другая — эллипсоид вращения1). Двойное преломление
Фиг. 50. Цепочка материальных точек. В состоянии равновесия расстояние между точками равно I.
2Т
t
T \ 4 ^ ^M \ ff' * І/ \ / / ч \ / / \ \ M t L a А Ъ 1W і
k T P Ц \ T ? t * J? t ' N // \ Ч // Ч \ (/ \ / Wi Ъ Ml Ъ k VJI V
г " T Ч г/Т " r? t Д '! \ \ f ^ 4 Я к '' 4 І V k rf -1 V L jt l W і.
) / и ч ft \ Vt к t ч ч // ч ^ у> \ / ^ / \ ь d і Ч k Sі V id
\ К Y f t \ Tf * Л ** \ ! ' \ \ yf Ч / \ // к ? і Ъ Ii Л V idi
К ft * - TjAI Л f t \ /' ^ \ /у/ \ / \ /> \ \ J і \ 1 Jri w l Jl \
т * t ^ f/t * f t Ч / / ч Ч M \ / \ / / Ч ^ ( і Ъ к Sk W і a і к к
/ і ' t Ч V t T Г t * f \ \ J* ч / \ ч \ / V к ?А V к d I \ I a
\ \ Ч TjT t Л ft T * \ г N / N ' 4 4 ' к V Ъ к ^ 4
к tX t Д ft Ч ft \ // ч / \ / / Ч \ / / ч і -JT/ Vv V LYi V
I ^
4
Фиг. 51. Продольное волнообразное движение цепочки, изображенной на фиг. 50.
Каждая точка совершает периодическое движение вокруг своего положения равновесия с периодом Т. Между колебаниями различных точек существует временной сдвиг. Состояние цепочки, например максимум (сплошная наклонная прямая) и минимум (пунктирная наклонная прямая) плотности, распространяется вправо со скоростью с = UIT.
