Для школьников (по материалам учебной литературы).
Какова ПРИРОДА СВЕТА? Учёные долго искали ответ на этот вопрос.
Из наблюдений и опытов были установлены законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, закон независимости световых лучей, законы отражения и преломления света.
ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ света говорит о том, что угол падения луча на поверхность (границу раздела сред) равен углу отражения луча от поверхности.
ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ света: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления светового луча, падающего на границу раздела двух прозрачных веществ, есть величина постоянная, не зависящая от угла падения.
Это отношение называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой.
Относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению абсолютного показателя преломления п2 второй среды к абсолютному показателю преломления п1 первой среды.
Первые три закона геометрической оптики были известны ещё до новой эры, закон же преломления света был открыт только в 17 веке, когда наука стала развиваться по настоящему.
Настоящее развитие физики началось с трудов Галлилея, с представления, что необходимы математические описания явлений, что наука должна опираться на результаты опытов.
До 17 века развитие науки тормозилось представлениями Аристотеля, который признавал значение опыта, но не считал опыт главным критерием достоверности знания, отдавая предпочтение умозрительным представлениям.
Анализ законов геометрической оптики и наблюдаемого отклонения светового луча от прямолинейного направления, когда на его пути встречается слишком малое отверстие (явление дифракции), привёл в 17 веке к возникновению двух противоположных взглядов на природу света (к корпускулярной и волновой теориям света).
Одни учёные считали, что свет представляет собой поток частиц, вылетающих из источника света и движущихся в однородной среде равномерно и прямолинейно, согласно законам Ньютона (законам классической механики). Но почему тогда световые лучи, пересекаясь, не влияют друг на друга.
Другие учёные (Гюйгенс и его сторонники) считали, что свет представляет собой волны, распространяющиеся в упругом эфире (особой среде, заполняющей всё пространство).
Сторонником волновой теории света был и Ломоносов, который пытался связать световые колебательные движения с движениями частиц вещества.
Ньютон, видя проявления волновых свойств света, пытался объединить корпускулярную и волновую теории. Он писал: "Не могут ли в том случае, когда луч света падает на поверхность какого-нибудь прозрачного тела и преломляется там или отражается, возбуждаться вследствие этого волны или колебания ...".
Гюйгенс доказал, что между волновыми свойствами света и наблюдаемыми на опыте законами геометрической оптики нет противоречий.
Гюйгенс сумел не только вывести законы отражения и преломления света, исходя из волновых представлений о свете, но и раскрыть физический смысл абсолютного показателя преломления прозрачного вещества.
Для этого им было введено понятие фронта волны и был сформулирован принцип, который носит его имя (принцип Гюйгенса).
ФРОНТ ВОЛНЫ - это поверхность, отделяющая среду, где уже есть волна (есть колебания) в данный момент времени, от области среды, где волны ещё нет.
Здесь v - скорость распространения волны.
Из последнего выражения видим, что показатель преломления стекла равен отношению скорости света в воздухе к скорости света в стекле.
Таким образом, Гюйгенсом был установлен физический смысл абсолютного показателя преломления среды:
абсолютный показатель преломления среды показывает во сколько раз скорость света в воздухе больше скорости света в данной среде.
Как в наше время официальная наука отвечает на вопрос о природе света?
Действительно, свет имеет волновую природу, но это не механические волны, распространяющиеся в эфире, а электромагнитные волны малых длин примерно от 0,4 мкм до 0,8 мкм, которые наши глаза способны видеть.
Действительно, свет представляет собой поток частиц, названных фотонами, но это особые частицы, которые подчиняются не законам Ньютона, а законам квантовой физики.
Итак, по современным представлениям, свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу.
С одной стороны, свет это электромагнитные волны малой длины (от 0,4 мкм до 0,8 мкм). С другой стороны свет - это поток световых частиц (фотонов).
В одних условиях чётко проявляются волновые свойства света (в явлениях интерференции, дифракции, ...), в других условиях чётко проявляется корпускулярная природа света (например, в явлении фотоэффекта).
Все вопросы, связанные со световыми явлениями, будем рассматривать последовательно и долго, пока не убедимся в правильности вывода о двойственной корпускулярно-волновой природе света.
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Спасибо.
Предыдущая запись: Наблюдение изображения предметов в плоском зеркале. Рассеянное отражение света.
Следующая запись: Преломление света. Обратимость световых лучей. Как возникают миражи?
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.
Ссылки на занятия, начиная с переменного тока, даны в конце Занятия 70
Ссылки на статьи, начиная с оптики, будут даны в конце статьи "Оптика. Скорость света ...
