Марио Льоцци
Томас
Юнг (1773—1829), врач по профессии, человек с весьма разносторонними
интересами, известный также как египтолог, стал заниматься теорией света в
связи со своими исследованиями человеческого голоса. Эта тема была еще
предметом его диссертации по медицине. Его критическому уму теория Ньютона
представлялась совершенно неудовлетворительной. Особенно неприемлемым он считал
постоянство скорости световых частиц независимо от того, испущены ли они таким
крошечным источником, как тлеющий уголек, или таким громадным источником, как
Солнце. А более всего представлялась ему неясной и недостаточной ньютоновская
теория "приступов", с помощью которой Ньютон пытался объяснить
окрашивание тонких пластин. Воспроизведя это явление и поразмыслив над ним, Юнг
пришел к гениальной мысли о возможности интерпретации этого явления как
наложения света, отраженного от первой поверхности тонкой пластины, и света,
прошедшего в пластину, отраженного от второй ее поверхности и вышедшего затем
через первую; такое наложение могло привести к ослаблению или к усилению
падающего монохроматического света.
Точно
не известно, каким образом Юнг пришел к своей идее наложения; возможно, это
произошло в результате исследования звуковых биений, при которых наблюдается
периодическое усиление и ослабление звука, воспринимаемого ухом. Как бы то ни
было, в четырех докладах, представленных Королевскому обществу с 1801 по
1803г., объединенных несколько лет спустя в обобщающей работе "A course of
lectures on natural philosophy and the mechanical arts" ("Курс лекций
по естественной философии и механическому искусству"), вышедшей в Лондоне
в 1807 г., Юнг приводит результаты своих теоретических и экспериментальных
исследований. Он несколько раз приводит цитату из XXIV предложения третьей
книги "Начал" Ньютона, в которой аномальные приливы, наблюдавшиеся
Галлеем на Филиппинском архипелаге, объясняются Ньютоном как результат
наложения волн. Исходя из этого отдельного примера, Юнг вводит общий принцип
интерференции.
"Представьте
себе ряд одинаковых волн, бегущих по поверхности озера с определенной
постоянной скоростью и попадающих в узкий канал, ведущий к выходу из озера.
Представьте себе далее, что по какой-либо иной аналогичной причине возбуждена
другая серия волн той же величины, приходящих к тому же каналу с той же
скоростью одновременно с первой системой волн. Ни одна из этих двух систем не
нарушит другой, но их действия сложатся: если они подойдут к каналу таким
образом, что вершины одной системы волн совпадут с вершинами другой системы, то
они вместе образуют совокупность волн большей величины; если же вершины одной
системы волн будут расположены в местах провалов другой системы, то они в
точности заполнят эти провалы и поверхность воды в канале останется ровной. Так
вот, я полагаю, что подобные явления имеют место, когда смешиваются две порции
света; и это наложение я называю общим законом интерференции света".
Для
получения интерференции нужно, чтобы оба световых луча исходили из одного и
того же источника (чтобы у них был совершенно одинаковый период) и после
прохождения различного пути попадали в одну и ту же точку и шли там почти
параллельно.
Значит,
продолжает Юнг, когда две части света общего происхождения попадают в глаз по
различным путям, идя почти в одинаковом направлении, луч приобретает
максимальную интенсивность при условии, что разность путей лучей равна кратному
числу некоторой определенной длины, и имеет минимальную интенсивность в
промежуточном случае. Эта характерная длина различна для света различных
цветов.
В
1802 г. Юнг подкрепил свой принцип интерференции классическим опытом "с
двумя отверстиями", возможно поставленным под влиянием аналогичного опыта
Гримальди, который, однако, не привел к открытию интерференции из-за
особенностей применявшейся установки. Опыт Юнга общеизвестен: в прозрачном
экране кончиком булавки прокалываются два близко расположенных одно к другому
отверстия, которые освещаются солнечным светом, проходящим через небольшое
отверстие в окне. Два световых конуса, образующихся за непрозрачным экраном,
расширяясь благодаря дифракции, частично перекрываются, и в перекрывающейся
части, вместо того чтобы давать равномерное увеличение освещенности, образуют
серию чередующихся темных и светлых полос. Если одно отверстие закрыто, то
полосы исчезают и появляются лишь дифракционные кольца от другого отверстия.
Эти полосы исчезают и в том случае, когда оба отверстия освещаются (как это
было в опыте Гримальди) непосредственно солнечным светом или искусственным
источником света. Привлекая волновую теорию, Юнг очень просто объясняет это
явление: темные полосы получаются там, где провалы волн, прошедших через одно
отверстие, налагаются на гребни волн, прошедших через другое отверстие, так что
их эффекты взаимно компенсируются; светлые каемки получаются там, где два
гребня или два провала волн, прошедших через оба отверстия, складываются. Этот
опыт позволил Юнгу измерить длину волны для различных цветов: он получил длину
волны в 1/36 000 дюйма (0,7 микрона) для красного света и 1/60 000 дюйма (0,42
микрона) для крайнего фиолетового. Это первые в истории физики измерения длины
волны света, и, учитывая, что они первые, следует отметить их поразительную точность.
Из
своего принципа интерференции Юнг вывел целый ряд разнообразных следствий. Он
рассмотрел явления окрашивания тонких слоев и объяснил их вплоть до мельчайших
деталей по существу так, как это делается сейчас в курсах физики; он вывел
эмпирические законы, найденные Ньютоном, и, считая неизменной частоту света
заданного цвета, объяснил уплотнение колец в опыте Ньютона при замене воздушной
прослойки между линзами водой уменьшением скорости света в более преломляющей
среде. Тем самым гипотеза Ферма и Гюйгенса получила свое первое
экспериментальное подтверждение.
Интересно
заметить, что Юнгу принадлежит термин "физическая оптика",
применяемый для обозначения исследований "...источников света, скорости
его распространения, его прерывания и затухания, его расщепления на различные
цвета, влияния на него различной плотности атмосферы, метеорологических
явлений, относящихся к свету, особенных свойств некоторых веществ по отношению
к свету".
Работы
Юнга, представляющие собой наиболее существенный вклад в теорию оптических
явлений со времен Ньютона, были восприняты физиками того времени с недоверием,
а в Англии они подвергались даже грубым насмешкам. Объяснялось это отчасти тем,
что Юнг пытался применять принцип интерференции и к явлениям явно не
интерференционным, отчасти некоторой неясностью изложения, которая чувствуется
и сейчас и которая должна была еще больше чувствоваться в те времена, и
отчасти, как упрекал Юнга впоследствии Лаплас, тем, что Юнг иногда
удовлетворялся недостаточно строгими, а порой поверхностными математическими
доказательствами.
Другие работы по теме:
Изучение явления интерференции света
Работа №8 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА Цель работы : Определить длину волны красного и зеленого света при помощи бипризмы Френеля. Теория вопроса
Интерференция света 2 Основные достижения
Text Text Graphics Томас Юнг (1773 — 1829), английский физик, один из создателей волновой оптики. К 14 годам изучил дифференциальное исчисление, многие языки. Изучал медицину, зоологию, математику, филологию, геофизику. Наиболее фундаментальные труды — по физике, в частности по оптике и акустике.
Способ устранения аберрации в электронных микроскопах
Волны в противофазе 1947 г. английский физик Дэннис Габор предложил интересный способ устранения аберрации в электронных микроскопах. Он предложил преобразовывать электронную волну в световую, устранять хорошо известную оптическую аберрацию, а потом снова преобразовывать эту волну в электронную и, уже очищенную от аберрации, использовать в дальнейшем.
Интерференция и дифракция 2
Работа N 71.1. КОЛЬЦА НЬЮТОНА Прежде чем приступить к работе, необходимо ознакомиться с введением по теме «Интерференция и дифракция». ЦЕЛЬ РАБОТЫ: измерить длины волн излучения ртутной лампы и радиус кривизны линзы из анализа интерференционной картины в виде колец Ньютона.
Изучение явлений интерференции
Лабораторная работа по физике Краткая теория работы Интерференция света Интерференция – это результат наложения двух когерентных световых волн. В результате чего в одних местах появляются минимумы, а в других – максимумы.
Интерференция света 3
Интерференция света Закон независимости световых пучков геометрической оптики означает, что световые пучки встречаясь, не воздействуют друг на друга. В явлениях, в которых проявляется волновая природа света, этот закон утрачивает силу. При наложении световые волн в общем случае выполняется принцип суперпозиции: результирующий световой вектор является суммой световых векторов отдельных волн.
Интерференция света
Когерентные волны. Монохроматические волны различных частот. Получение когерентных световых волн. Контрастность интерференционной картины. Параллельная плоскость симметрии оптической системы. Оптическая длина пути. Интерференция в тонких плёнках.
Интерференция света
Объяснение явления интерференции. Развитие волновой теории света. Исследования Френеля по интерференции и дифракции света. Перераспределение световой энергии в пространстве. Интерференционный опыт Юнга с двумя щелями. Длина световой волны.
Изучение явлений интерференции
Расчет длины волны из опыта Юнга и колец Ньютона. Интерференция света как результат наложения двух когерентных световых волн. Подробный расчет всех необходимых величин. Определение длины волны через угол наклона соответствующей прямой к оси абсцисс.
Интерференция света
Реферат по физике Интерференция света Выполнил ученик школы №182 11Ж класса Авдеев Владимир. Преподаватель Галина Григорьевна. Москва 2001 План: Объяснение интерференции света
Квантовая природа света
Волновые свойства света, обнаруживаемые в явлениях интерференции и дифракции, и корпускулярные свойства света, проявляющиеся при фотоэффекте и эффекте Комптона, кажутся взаимно исключающими друг друга. Однако такие противоречия существовали лишь в классической физике. Квантовая теория полностью объясняет с единых позиций все свойства света.
Шкала электромагнитных излучений
Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
Интерференция
Применения интерференции очень важны и обширны. света имеет самое широкое применение для измерения длины волны излучения, исследования тонкой структуры спектральной линии, определения плотности, показателей преломления и дисперсионных свойств веществ, для измерения углов, линейных размеров деталей в длинах световой волны, для контроля качества оптических систем и многого другого.
Задача по Физике 2
№506 На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны = 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину dmin пленки, если показатель преломления материала пленки n = 1,4.
Дифракция света
Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Отражение и преломление света диэлектриками. Принцип Гюйгенса - Френеля. Рефракция света. Графическое сложение амплитуд вторичных волн. Дифракция плоской световой волны и сферической световой волны.
Продольные и поперечные волны
Интерференция и дифракция волн на поверхности жидкости. Интерференция двух линейных волн, круговой волны в жидкости с её отражением от стенки. Отражение ударных волн. Электромагнитные и акустические волны. Дифракция круговой волны на узкой щели.
Безмасочная литография
Санкт-Петербургский государственный университет Информационных Технологий Механики и Оптики Домашнее задание «Безмасочная литография» Выполнил:
Проблемы памяти
Повседневное забывание, теории забывания. Теории интерференции. Теория затухания.
на тему
Следовательно, в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию (интерференцию) многих сигналов, имеющих различные амплитуды и смещенных друг относительно друга по времени, что эквивалентно сложению сигналов с разными фазами
Волновая теория Френеля
Френель начал исследовать тени, отбрасываемые небольшими препятствиями на пути лучей, и обнаружил образование полос не только снаружи, но и внутри тени, что до него уже наблюдал Гримальди и о чем умолчал Ньютон.
Фермионы
Интерференция тождественных частиц. Фермионы.
Теория молекулярных орбиталей
Атомы объединяются в молекулы благодаря химическим связям. Причем участвуют в образовании этих связей электроны, находящиеся во внешнем слое этих атомов. Существует несколько теорий, описывающих процесс связывания.
Анализ Фурье
Жозеф Фурье очень хотел описать в математических терминах, как тепло проходит сквозь твердые предметы. Возможно, его интерес к теплу вспыхнул, когда он находился в Северной Африке.
Микроинтерферометрия для контроля и оценки трехмерных дефектов
Контроль рельефа поверхности и оценка размера трёхмерных дефектов. Кривизна полос. Оптическая схема микроинтерферометра Линника. Интерферограммы. Ход лучей в системе "плёнка-подложка" при измерении толщины плёнки. Метод отражательной интерференции.
Построение мобильной телекоммуникационной сети стандарта CDMA
Расчет отношения сигнал/шум в трафик-каналах, пилот-канале, в поисковом канале и в канале синхронизации. Определение количества активных пользователей в одной соте. Графическое определение зависимости между радиусом соты и количеством активных абонентов.
Проблема межъязыковой интерференции в преподавании иностранных языков в вузе
В.С. Дмитриева Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Условием возникновения языковой интерференции является языковой контакт, то есть “речевое общение между двумя языковыми коллективами”, или, при обучении студентов, учебная ситуация. Студенты языковых отделений, даже при хорошем владении иностранным языком зачастую допускают ошибки, причиной которых является межъязыковая интерференция – влияние системы родного языка на иностранный, а в последствии, при длительном «погружении» в язык, изучаемый язык начинает оказывать влияние на родной.
Дисперсия Света 3
Дисперсия Света Как уже говорилось, свет, проходя через трехгранную призму, преломляется и при выходе из призмы отклоняется от своего первоначального направления к основанию призмы. Величина отклонения луча зависит от показателя преломления вещества призмы, и, как показывают опыты, показатель преломления зависит от частоты света.