Електромагнітна теорія світла.
Химия

Електромагнітна теорія світла.


Скачати реферат: Електромагнітна теорія світла

Електромагнітна теорія світла.Розглядаючи електромагнітне поле на початку своєї «Динамічної теорії», Максвелл підкреслив, що простір, що оточує тіла, що знаходяться в електричному або магнітному стані, «може наповнено будь-яким родом матерії» або з нього може бути видалена «вся щільна матерія», «як це має місце у трубках Гейсслера чи інших, про вакумних трубках”1. “Однак, — продовжує Максвелл,-завжди є достатня кількість матерії для того, щоб сприймати та передавати хвильові рухи світла матерії для того, щоб сприймати та передавати хвильові рухи світла та тепла. І оскільки передача випромінювань не надто сильно змінюється, якщо так званий вакуум замінити прозорими попелами з помітною щільністю, то ми змушені припустити, що ці хвильові рухи відносяться до ефірної субстанції, а не до щільної матерії, присутність якої лише певною мірою змінює рух ефіру”2.
Максвелл вважає тому, що ефір має здатність «проникаючого середовища, що володіє малою, але реальною щільністю, що володіє здатністю бути рухомою і передавати рухи від однієї частини до іншої з великою, але не нескінченною швидкістю», причому «рух однієї частини якимось Обаз залежить від руху інших частин і в той же час ці зв’язки повинні бути здатні до певного роду пружного зміщення, оскільки повідомлення руху не є миттєвим, а вимагає часу”3. Таким чином, Максвелл наполегливо шукає у своїх ефірах риси, подібні до звичайної речовини. У цьому він бачить “раціональне пояснення” його властивостей. А разом з тим Максвелл далекий від побудов будь-яких конкретних моделей ефіру, які намагалися вигадувати його попередники та сучасники. Максвелл, подібно до Фарадею, ніде не наполягає на наочності всіх властивостей ефіру. Ефір, за уявленнями Максвелла, хоч і має деяку подібність із звичайною речовиною, але в той же час це все ж таки субстнанція особливого роду, яку не можна описати у звичайних термінах або наочно уявити.
Максвелл нагадує про відкрите Фарадеєм (1845) явище магнітного обертання площини світла в прозорих діамагнітних середовищах4 і виявленому Верді (1856) обертанні площини поляризації зворотного напрямку та в парамагнітних середовищах5. Він посилається також на В. Томсона, який вказав, що для пояснення магнітного обертання площини поляризації необхідно допустити появу в середовищі обертального руху під впливом магнітного поля. «Обертання площини поляризації внаслідок магнітного впливу,-пише Максвелл,-спостерігається тільки в середовищах, що мають помітну щільність», у вакуумі обертання площини поляризації як відомо, не спостерігається. “Але властивості магнітного поля, – продовжує Максвелл, – не так вже сильно змінюються при заміні одного середовища іншим або вакуумом, щоб дозволити нам припустити, що щільне середовище дає щось більше, ніж проста зміна руху ефіру. Ми тому маємо законну підставу порушити питання: чи не відбувається рух ефірного середовища скрізь, де б не спостерігалися магнітні ефекти?”6.
Крок за кроком наближається Максвелл у VI частині своєї доповіді, що носить незвичайну назву «Електромагнітна теорія світла». Минуло вже чотирнадцять років з того часу, як Фарадей зазначив, що передачу магнітної сили можна вважати

1 Максвелл Дж. К. Вибрані твори з теорії електромагнітного поля. М., 1954, с. 253.
2 Там же, с. 256.
3 Там же, с. 254.
4 Фарадей М. Експериментальні дослідження з електрики. Т. 3. М., 1959, сірий. ХІХ.
5 Vardet E.-C. r. Acad. sci. Paris, 1856, 43, p. 529; 1857, 44, p. 1209.
6 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 255.

функцією ефіру, бо навряд чи можна вважати ймовірним, що ефір, якщо він існує,
потрібен лише у тому, щоб передавати випромінювання”7. Проте відкриття магнітнооптичних явищ, ні ця глибока думка фарадея не привертали до себе увагу фізиків. Фарадея шанували лише як майстерного експериментатора, а теоритичні погляди цього “самоучки” мовчазно заперечувалися переважною більшістю вчених, ідея яких продовжувалась обертатися у звичному колі понять. Максвелл був першим фізиком, який уважно вчитувався у праці Фарадея. І ось у “Динамічній теорії елктромагнітного поля” (1864) він уперше розвинув його думку.
“На початку цієї доповіді, – говорив Максвелл, – ми користувалися оптичною гіпотенузою пружного середовища, через яке поширювалися коливання світла, щоб показати, що ми маємо серйозні підстави шукати в цьому ж середовищі причину інших явищ так само, як і причину світлових явищ . Ми розглянули електромагнітні явища, намагаючись пояснити їх властивостями поля, що оточує наелектризовані або намагнічені тіла. Таким шляхом ми дійшли певних рівнянь, що виражають певні властивості того, що становить електромагнітне поле, які виведені тільки з електромагнітних явищ, достатніми для пояснення поширення світла через ту саму субстанцію”8.
Максвелл розглядає поширення плоскої хвилі через поле зі швидкістю V, причому всі електромагнітні величини приймаються функціями виразу

w = lx + my = nz -Vt

де, l,m,n-напрямні косинуси променя. Виявляється, що, по-перше,

la + mb + ng = 0

де, a, b, g-складові вектор магнітної сили. Таким чином, напрям вектора магнітної сили, що коливається, є перпендикулярним до напрямку поширення хвилі, тобто. хвилі виявляються поперечними, «і такі хвилі можуть мати всі властивості поляризованого світла». Для швидкості поширення хвилі Максвелл отримує (у звичних нам виразах)

1
V = ————
Oem

Маючи виїду, що для повітря e іm рівні приблизно одиниці, Максвелл отримує V=v. “Згідно з електромагнітними дослідами Вебера і Кольрауша9,-каже він, — v = 310 700 000 метрів на секунду є кількістю електростатичних одиниць в одній електромагнітній одиниці електрики, і це згідно з нашим результатом має дорівнювати швидкості світла в повітрі або вакуумі”10. Зіставивши це значення швидкості світла з даними вимірювань Фізо та Фуко 11, Максвелл продовжує: “Значення
v було визначено шляхом вимірювання електрорушійної сили, за допомогою якої заряджається відомої ємності, розряджаючи конденсатор через гальванометр, щоб виміряти кількість електрики в ньому електромагнітних одиницях. Єдиним застосуванням світла у цих дослідах було використання його для того, щоб бачити інструменти. Значення V , знайдене Фуко, було отримано шляхом визначення кута, на який повертається дзеркало, що обертається, поки відбите ним світло пройшло туди і назад вздовж виміряного шляху. При цьому ніяк не користувалися електрикою та магнетизмом. Збіг результатів, мабуть, показує, що світло і магнетизм є проявом властивостей однієї і тієї ж субстанції і що світло є електромагнітним обуренням, що поширюється через поле відповідно до законів електромагнетизму”12.
Аналізуючи у своєму “Трактаті” експериментальні дані Вебера і Кольрауша, Максвелл вважав, що отримане чисельне значення константи з дещо завищено, тому що “властивість твердих діелектриків, які назвали електричною абсорбацією, ускладнює точне визначення ємності лейденської банки. Приблизна ємність змінюється залежно від часу, що проходить з моменту заряджання і розряду банки досі виміру потенціалу, і, що більше цей час, то більше вписувалося величина, одержувана для ємності банки”13. Це цілком справедливе зауваження Максвелла показує, що він на підставі вивчення праць Фарадея значно глибше розумів експеримент, ніж Вебер і Кольрауш, які залишили без уваги явище остаточної поляризації діелектриків, яке неминуче мало спотворювати їх чисельні дані. Втім, він обмежився критикою роботи Вебера і Кольрауша, а 1868 р. сам зробив експериментальну перевірку числового значення константи з.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *