Надо сказать, что в те времена знания и представления о природе были несколько менее, нежели более. А потому иногда совсем странными. Особенно в отношении света, и даже о водяной волне и то были весьма туманными.
Например, Френель:
(Т.И. Трофимова, «Курс физики», Москва «Высшая школа», 1985):
«Так как колебания от соседних зон проходят до точки М расстояния, отличающиеся на λ/2, то в точку М они приходят с противоположными фазами и при наложении эти колебания будут взаимно ослаблять друг друга».
Очевидно, что для того, чтобы иметь возможность наложиться друг на друга, два колебания должны прийти в эту точку М одновременно. Сейчас Вам любой второклассник сразу скажет, что два объекта с одинаковой скоростью, но с разных расстояний ни в одну точку одновременно прийти не могут. Детишки постарше те, которые уже имеют представления об оси симметрии, намекнут, что одновременно, скорее, будут приходить два колебания с противоположных сторон этой оси симметрии, и в одинаковых фазах. Более-менее трезвые граждане вполне могут задаться вопросом: с чего вдруг сферический волновой фронт, завидев точку М, рванет к ней всеми своими колебаниями. А если там еще и точка Z неподалеку окажется? Не получится ли некоторое нарушение законов сохранения, если в каждую точку один и тот же волновой фронт будет по полторы амплитуды собирать:
(И.В. Савельев, «Курс общей физики», Наука, 1982г, т II, стр. 387):
«Согласно формуле: А=А1/2 амплитуда, создаваемая в некоторой точке Р всей сферической волновой поверхностью, равна половине амплитуды, создаваемой одной лишь центральной зоной».
Ну и ясновидящие с экстрасенсами могут начать переживать по поводу конкуренции со стороны света, поскольку стараниями Френеля, свет явно такими способностями обладает. Судите сами:
Дифракция Френеля от круглого отверстия.
Так вот, если на пути света поставить экран с отверстием на расстоянии один метр от источника, то, первый максимум может, например, собраться на площади сферического сегмента в 1.0466*10^-6м2, а может и на площади в 1.1775*10^-6м2. Просто, свет заранее знает какое расстояние ему предстоит пройти от источника до экрана (а+b), и к преграде с отверстием он соберет нужное количество зон. В первом случае ему предстоит пройти 3 метра,
а во втором 4 метра.
Собственно говоря, Френель там банальный ромб рассчитывает.
= =
Гюйгенс, проталкивая волну, для объяснения отражения/преломления использовал объект больше всего похожий на волну – что-то вроде шпалы. В учебнике Л.Эллиот и У.Уилкокс, «Физика», М., «Наука», 1975г., стр. 560.этот объект называют «стержнем». «Каждый волновой фронт можно рассматривать как твердый стержень, удерживаемый двумя людьми за оба конца. Волны в воздухе можно представить в виде этих двух людей, идущих по сухой почве, все время, держась за концы стержня; волны в воде можно представить в виде тех же людей, идущих по жидкой грязи. Когда А и В приближаются к грязи, В вступает на нее раньше и замедляет свой шаг. За тот промежуток времени, в течение которого скорости А и В различны, стержень меняет направление».
Ну, это понятно, отразить волну по правилу «угол отражения равен углу падения» проблематично, а преломление для водяной волны представить себе трудно. Надо сказать, что пока Ньютон пытался объяснить причину другой скорости света в среде, Гюйгенс с блеском описал механизм поворота стержня на грязной дороге. Причина так и осталась невыясненной, но вопросы исчезли.
Не менее веселое объяснение было дано по поводу отсутствующей у света дифракции:
«У Л. Эллиота и У. Уилкокса, «ФИЗИКА», «Наука», 1975г, находим ответ Гюйгенса на вопрос Ньютона об отсутствии у света дифракции (например, звук огибает холм), хотя у волны она должна быть:
«Это неубедительный аргумент. Рассмотрим короткие водяные волны на реке, ударяющие в борт корабля; волны, образующиеся у одного борта не видны у другого. Однако если волны велики, а препятствие мало, то волны будут огибать препятствие и будут видны с другой стороны».
Только это вообще не аргумент потому, что Гюйгенс не учитывает процессы, происходящие с водяной волной в этом случае. Во-первых, волна не столько переносит энергию, сколько рассеивает. Во-вторых, у водяной волны имеется некоторая зависимость длины волны от амплитуды. Чем больше амплитуда, тем больше длина волны. И чем больше амплитуда, тем больше энергии несет волна, и требуется больше времени на то, чтоб она рассеялась, поэтому более длинная волна успевает добраться до края препятствия. Маленькие короткие волны рассеиваются быстрее, раньше, чем доберутся до края преграды, и даже без всякой преграды, они рассеются раньше. Других причин, по которым короткие водяные волны не добираются до другого борта - нет. Если бы свет поступал аналогично водяной волне, то имея еще меньшую длину волны, рассеивался бы еще быстрее, и уже в пяти метрах от источника было бы темно.
А другими словами, объяснение объяснением, но даже Гюйгенс осознавал, что у света дифракции нет.»
= =
Юнг, поставив после протяженного источника экран с отверстием, работающий как камера обскура, решил, что при наличии еще и экрана с двумя щелями эта конструкция обязательно станет «точечным источником». И стал складывать амплитуды света по аналогии с водяными волнами. Однако такие волны имеют одну неудобную для световой интерференционной картинки особенность. А именно: размеры максимумов и минимумов зависят от длины волны. Для света при длине волны 7*10^-7 ширину максимума не в каждый микроскоп разглядишь.
А между тем, наложение наложением, а места на экране, где никакого наложения не происходит, освещены почему-то с гораздо большей интенсивностью.
Впрочем, свет Юнга, вообще, не очень-то слушается, и при действительно точечном источнике (размер источника соизмерим с размером перегородки между щелями) нагло дает два отдельных пятна по Ньютону.
Итого: световая волна – это ясновидящее образование, форма и свойства которого зависят от того, что именно ей встретится на пути. Если на пути предполагается встреча с некой точкой, то это сферическая волна по типу водяной; если отражающая/преломляющая поверхность, то это череда стержней с параллельными направляющими (в качестве среды распространения так и напрашиваются рельсы); если ожидаются две щели, то волна перестраивается таким образом, чтоб в места максимумов собиралось приличное ко-во наложившихся фаз, а в места минимумов достаточно наложившихся фронтов в противофазах, чтоб их было видно. Наверное поэтому, при огромном количестве взаимодействующих фронтов, полос максимумов на экране всего три.
И это базис теории света.
Хотя и считается, что отсутствие здравого смысла в физике узаконил Эйнштейн, основы его отсутствия были заложены задолго до него.