Напомним, что согласно Гюйгенсу:
1-е Положение – каждая точка среды, до которой дошла волна сама становится источником вторичных волн.
2-е Положение – вторичные волны взаимно гасятся во всех направлениях, кроме направления исходного фронта.
Согласно Френелю, волну, приходящую в любую точку А от первичного источника S, можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн, приходящих в эту точку от множества элементарных вторичных источников ∆Si, некоторого волнового фронта F.
Волновая теория Гюйгенса-Юнга-Френеля успешно объяснила почти все известные в то время световые явления, в том числе интерференцию, дифракцию и поляризацию света, в связи с чем, эта теория получила всеобщее признание, а корпускулярная теория Ньютона была отвергнута.
В 60-х годах 19-го века Д. Максвелл разработал теорию единого электромагнитного поля (ЭМП). Выяснилось, что свет представляет собой электромагнитные волны (ЭМВ), носителем которых является ЭМП.
|
Джеймс Клерк Максвелл |
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 Маришал-колледжа Даниэля Дьюара.
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.
Одним из важнейших экспериментальных доказательств справедливости электромагнитной теории света послужили опыты И. Физо (1849), Ж. Фуко (1850) и А. Майкельсона (1881) – скорость света С равна скорости распространения ЭМВ (3·108м/с).
Другим опытным подтверждением электромагнитной теории явились опыты П. Лебедева (1899) - измеренное им световое давление на твердые тела оказалось равным давлению ЭМВ, рассчитанному на основе теории Максвелла.
Представление о волновой (электромагнитной) природе света оставалось незыблемым вплоть до конца 19-го века.
Однако к этому времени уже накопился обширный материал, не согласующейся с волновой теорией и даже ей противоречащей.
Изучение данных о спектрах свечения химических элементов, о распределении энергии в спектре теплового излучения черного тела, о фотоэффекте и др., явлениях привело к необходимости предположить, что излучение, распространение и поглощение электромагнитной энергии несёт дискретный (прерывный) характер, т.е. свет испускается, распространяется и поглощается не непрерывно, а порциями (квантами). Исходя из этого предположения немецкий физик М. Планк (1900)создал квантовую теорию электромагнитных процессов, а А. Эйнштейн (1905) разработал квантовую теорию света, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (фотонов). Таким образом, в начале 20-го века возникла новая теория о природе света – квантовая теория, возродившая в какой-то мере теорию Ньютона.
Однако фотоны качественно отличаются от обычных материальных частиц: все фотоны движутся со скоростью С=3·108м/с (скоростью света), обладая при этом конечной массой («масса фотона» равна нулю).
В дальнейшем квантовая теория света была развита и усовершенствована за счет теоретических исследований атомных и молекулярных спектров Н. Бором (1913) Э. Шредингером (1915), П. Дираком (1930), Р. Фейнманом (1949), В. Фоком (1957) и др.
По современным воззрениям, свет - сложный электромагнитный процесс, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами.
Волновые свойства света обнаруживаются в явлениях интерференции, дифракции и поляризации.
Корпускулярные свойства света обнаруживаются в условиях фотоэффекта, люминесценции, атомных и молекулярных спектрах.
Таким образом, волновая (электромагнитная) и корпускулярная (квантовая) теории не отвергают, а дополняют друг друга, отражая тем самым двойственный характер свойств света.