§ 42. Электромагнитная природа света

Чему равна скорость электромагнитных волн?

Что происходит со световым пучком при прохождении через трёхгранную призму?

1. Вопрос, что такое свет, каковы его свойства, волновал учёных ещё в глубокой древности. Учение о свете развивалось таким образом, что некоторые законы, которым подчиняются световые явления, были установлены раньше, чем стало понятно, какова же природа света. К таким законам относятся законы прямолинейного распространения, отражения, преломления, полного внутреннего отражения света, которые вы изучали в 7 классе в теме «Световые явления». Однако объяснение эти законы получили существенно позже.

2. В XVII в. почти одновременно возникли две теории о природе света. Основоположником одной из них был Ньютон. Он полагал, что свет — это поток световых частиц, которые распространяются в пространстве. Согласно второй теории, предложенной голландским физиком Христианом Гюйгенсом (1629— 1695), свет — это волна, которая распространяется в упругой среде, заполняющей всё вокруг. Эту среду называли светоносным эфиром. Световые явления, которые в то время были открыты, хорошо объяснялись как одной теорией, так и другой. Эти две теории долгое время сосуществовали.

3. В начале XIX в. были изучены явления интерференции и дифракции света. Уже тогда было известно, что эти явления наблюдаются при определённых условиях и у механических волн, они присущи волновому движению любой физической природы. Кроме того, французский физик Огюстен Жан Френель (1788—1827) в первой четверти XIX в. создал теорию интерференции и дифракции, поэтому признание в то время получила волновая теория света. Считалось, что свет распространяется в пространстве в виде волн. Однако природа этих волн пока ещё не была ясна.

Огромное значение в понимании природы света сыграли работы Максвелла, создавшего теорию электромагнитного поля. Он предположил, что свет — электромагнитная волна, распространяющаяся не только в веществе, но и в вакууме. Максвелл вычислил скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме она равна 300 000 км/с. Оказалось, что экспериментально полученная скорость света имеет то же значение. Рассмотрим несколько методов измерения скорости света.

4. Первым методом измерения скорости света явился астрономический метод, предложенный и осуществлённый датским учёным О. К. Рёмером в 1676 г.

Он наблюдал затмение спутника Юпитера — Ио. Наблюдения показали, что, когда Земля располагалась ближе всего к Юпитеру, Ио находился в его тени в течение 42 ч 28 мин. Когда же несколько месяцев спустя Земля удалилась от Юпитера, то это время увеличилось на 22 мин.

Рёмер предположил, что именно 22 мин потребовалось свету, чтобы пройти расстояние, на которое Земля удалилась от Юпитеpa по сравнению с её первоначальным положением. Разделив это расстояние на 22 мин, Рёмер вычислил скорость света, которая получилась равной 215 000 км/с. Конечно, это значение сильно отличается от того, которое было получено впоследствии. Однако Рёмер установил конечность скорости распространения света.

Продолжение >>>