Корпускулярная теория света

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Корпускулярная теория света (называемая также эмиссионной теорией) — теория о природе света, обоснованная в XVII веке Пьером Гассенди и Исааком Ньютоном. Согласно этой теории, свет состоит из мелких частиц («корпускул»), испускаемых светящимися телами[1]. Эти частицы движутся по прямой линии с конечной скоростью, обладают массой и импульсом. В противоположность корпускулярной теории, обсуждалось также альтернативное представление Рене Декарта и Роберта Гука: свет есть волны в эфире[2].

Корпускулярная теория хорошо согласовывалась с законами геометрической оптики, однако другие оптические явления, открытые в том же XVII веке (дифракция и интерференция) с корпускулярных позиций плохо поддавались объяснению. Ньютон посвятил этим явлениям вторую и третью книгу своей «Оптики» (1704 год), ограничившись построением их математической модели, хотя всё же склонялся к корпускулярной теории. В XIX веке победил волновой подход. Однако в начале XX века выяснилось, что свет имеет двойственную природу и может, в зависимости от конкретной ситуации, проявлять как корпускулярные, так и волновые свойства[3].

История

Первые гипотезы о природе света

Развитие геометрической оптики наталкивало учёных древности на мысль, что свет испускается светящимися телами в виде некоторой лучистой материи (флюида). Взгляды пифагорейцев и Эмпедокла (V век до н. э.) были близки к эмиссионной теории. В частности, Платон и Евклид считали источником зрения «световой флюид», исходящий из глаза и сливающийся с солнечным светом. Атомисты Эпикур и Лукреций Кар также полагали, что свет есть вид материи. Аристотель критиковал атомистов, однако ясной собственной теории не выдвинул. Сочинения античных авторов по оптике (в том числе Клавдия Птолемея и Герона) содержат больше геометрии, чем физики[4][5].

Арабский натурфилософ Ибн аль-Хайсам (XI век) отверг теорию, что глаз испускает собственные лучи, и правильно объяснил механизм зрения. Английский учйный Роджер Бэкон (XIII век) первым высказал мнение, что свет — это не поток каких-то частиц, а «распространение движения», тем самым дав первый намёк на волновую теорию света[6].

Гассенди

Ядром философии Пьера Гассенди является его теория атомистической материи. В своей работе Syntagma Philosophicum («Философский трактат»), опубликованной посмертно в 1658 году, Гассенди попытался объяснить природные явления, включая и свет, в терминах атомов и пустоты. Гассенди считал, что атомы движутся в пустом пространстве, что противоречит аристотелевской точке зрения о том, что Вселенная полностью заполнена материей[7].

Гассенди утверждал, что свет — это поток частиц, которые относятся к разным типам (например, цветам). В его оптике атомистическая теория света противостоит взглядам Декарта на свет как на волновое движение. Для Гассенди свет — это свойство, переносимое определёнными атомами (лат. atomi lucificae), которые идентичны атомам тепла. Они имеют тенденцию двигаться с чрезвычайно высокой скоростью, потому что на их пути обычно меньше препятствий, чем у большинства других атомов[7].

Ньютон

Примерно через полвека после Гассенди Исаак Ньютон использовал существующие корпускулярные теории для разработки своей теории частиц света[8].

Судя по сохранившимся записям, в начале своей научной деятельности Ньютон склонялся к волновой теории света. В 1672 году он утверждал, например, что цвет связан с частотой волн света[9]:

Наибольшие колебания эфира дают ощущение красного цвета, наименьшие и наиболее короткие — фиолетового, а промежуточные — промежуточных цветов.

Однако позднее Ньютон изменил свою позицию и превратился в решительного противника волновой теории. Причину этого он сформулировал в своём трактате «Оптика» (вопрос 28): несовместимость прямолинейного распространения света с его волновым характером. Ньютон пришёл к выводу, что геометрические свойства отражения и преломления света можно объяснить, только если свет состоит из частиц-корпускул. Судя по всему, Ньютон не осознавал, что явление дифракции как раз и доказывает непрямолинейность распространения света (парадоксально, но даже Гук и Гюйгенс, сторонники волновой теории, этого не поняли)[9].

Дальнейшее развитие

Корпускулярная теория, развитая Ньютоном, преобладала в физике более 100 лет, отчасти из-за большого престижа Ньютона[10]. В начале XIX века, когда корпускулярная теория не смогла адекватно объяснить дифракцию, интерференцию и поляризацию света, от неё отказались в пользу волновой теории Юнга — Френеля.

В некоторой степени корпускулярная теория света возродилась в XX веке, когда были обнаружены явления, которые с помощью волновой теории объяснить не удалось. Это — давление света, фотоэффект, Комптон-эффект и законы теплового излучения. В настоящее время свет рассматривается как волна и поток частиц одновременно. Частицы света получили специальное название. Макс Планк назвал их световыми квантами (1900), а Гилберт Льюис — фотонами (1926). Оба этих названия используют до сих пор.

См. также

Примечания

  1. ↑ Развитие представлений о природе света. microsystemy.ru. «ООО Микросистемы» (6 февраля 2017). Дата обращения: 21 июля 2021. Архивировано 21 июля 2021 года.
  2. ↑ Спасский Б. И., 1977, Том I, стр. 123—125.
  3. ↑ История физики, XIX—XX века, 2011, с. 184—202.
  4. ↑ Кудрявцев П. С., 1974, с. 63—65 (том 1().
  5. ↑ Льоцци, 1970, с. 21—23.
  6. ↑ Льоцци, 1970, с. 28—34.
  7. ↑ 7,0 7,1 Plato.stanford.edu Архивная копия от 8 июля 2017 на Wayback Machine Стэнфордская энциклопедия философии: Пьер Гассенди. Фишер, Сол. 2009 год.
  8. ↑ virginia.edu Архивная копия от 14 февраля 2019 на Wayback Machine — Теория частиц света Ньютона. Конспект лекций. Линдгрен, Ричард А. Профессор-исследователь физики. Университет Вирджинии, факультет физики.
  9. ↑ 9,0 9,1 Льоцци, 1970, с. 148.
  10. ↑ Аспе, Ален (ноябрь 2017). «От волн Гюйгенса до фотонов Эйнштейна: Странный свет». Физические отчёты 18 (9–10): 498–503. doi:10.1016/j.crhy.2017.11.005. Bibcode: 2017CRPhy..18..498A.

Литература

  • Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. С древнейших времён до конца XVIII века. — Изд. 3-е. — М.: ЛКИ, 2010. — 352 с. — ISBN 978-5-382-01091-5.
  • Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. С начала XIX до середины XX века. — Изд. 3-е. — М.: ЛКИ, 2011. — 317 с. — ISBN 978-5-382-01277-3.
  • Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974.
  • Льоцци М. История физики. — М.: Мир, 1970. — 464 с.
  • Спасский Б. И. История физики, в двух томах. — Изд. 2-е. — М.: Высшая школа, 1977.
  • Ягафарова З. А., Саиткулов Д. З., Исмагилов А. Р. Корпускулярная теория света // Физика конденсированного состояния и её приложения : Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции / О.В. Ахметова. — Уфа: Башкирский государственный университет, 2018. — С. 202—206.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Корпускулярная_теория_света&oldid=7043569