Вікіпедія

Корпускулярна теорія світла

теорія про природу світла

Корпускуля́рна тео́рія сві́тла (також емісі́йна тео́рія) — теорія про природу світла, яку в XVII столітті обґрунтували П'єр Ґассенді та Ісаак Ньютон. Згідно з нею, світло складається з дрібних частинок («корпускул»), випромінюваних світними тілами[1]. Вони рухаються по прямій лінії зі скінченною швидкістю, мають масу та імпульс. На противагу корпускулярній теорії, обговорювалося також альтернативне уявлення Рене Декарта та Роберта Гука: світло є хвилями в ефірі[2].

Корпускулярна теорія добре узгоджувалась із законами геометричної оптики, проте інші оптичні явища, відкриті в тому ж XVII столітті (дифракція та інтерференція) поясненню з корпускулярних позицій піддавалися погано. Ньютон присвятив цим явищам другу і третю книгу своєї «Оптики» (1704), обмежившись побудовою їх математичної моделі, хоча все ж таки схилявся до корпускулярної теорії. У ХІХ столітті переміг хвильовий підхід. Однак на початку XX століття з'ясувалося, що світло має двоїсту природу і може, залежно від ситуації, виявляти як корпускулярні, так і хвильові властивості[3].

Історія

ред.

Перші гіпотези про природу світла

ред.

Розвиток геометричної оптики наштовхував учених давнини на думку, що світні тіла випускають світло у вигляді деякої променистої матерії (флюїду). Погляди піфагорійців та Емпедокла (V століття до н. е.) були близькими до емісійної теорії. Зокрема, Платон і Евклід вважали джерелом зору світловий флюїд, що виходить з ока і зливається зі сонячним світлом. Атомісти Епікур і Лукрецій Кар також вважали, що світло є видом матерії. Арістотель критикував атомістів, проте ясної власної теорії не висунув. Твори античних авторів з оптики (зокрема Клавдія Птолемея та Герона) містять більше геометрії, ніж фізики[4][5].

Арабський натурфілософ Ібн аль-Хайсам (XI століття) відкинув теорію, що око випромінює власні промені, і правильно пояснив механізм зору. Англійський учений Роджер Бекон (XIII століття) першим висловив думку, що світло — це не потік якихось частинок, а «поширення руху», тим самим давши перший натяк на хвильову теорію світла[6].

Ґассенді

ред.

Ядром філософії П'єра Ґассенді є його теорія атомістичної матерії. У своїй роботі Syntagma Philosophicum («Філософський трактат»), опублікованій посмертно 1658 року, він спробував пояснити природні явища, включно зі світлом, у термінах атомів та порожнечі. Ґассенді вважав, що атоми рухаються в порожньому просторі, що суперечить арістотелівській думці про те, що Всесвіт повністю заповнений матерією[7].

Ґассенді стверджував, що світло — це потік частинок, які належать до різних типів (наприклад, кольорів). У його оптиці атомістична теорія світла протистоїть поглядам Декарта на світло як хвильовий рух. Для Ґассенді світло — це властивість, яку переносять певні атоми (лат. atomi lucificae), ідентичні атомам тепла. Вони мають тенденцію рухатися з надзвичайно високою швидкістю, тому що на їхньому шляху зазвичай менше перешкод, ніж у більшості інших атомів.

Ньютон

ред.

Приблизно через півстоліття після Ґассенді Ісаак Ньютон використовував чинні корпускулярні теорії для розробки своєї теорії частинок світла[8].Судячи зі збережених записів, на початку своєї наукової діяльності Ньютон схилявся до хвильової теорії світла. 1672 року він стверджував, наприклад, що колір пов'язаний із частотою хвиль світла[9]:

Найбільші коливання ефіру дають відчуття червоного кольору, найменші та найкоротші — фіолетового, а проміжні — проміжних кольорів.
Оригінальний текст (рос.)
Наибольшие колебания эфира дают ощущение красного цвета, наименьшие и наиболее короткие — фиолетового, а промежуточные — промежуточных цветов.

Однак пізніше Ньютон змінив свою позицію і перетворився на рішучого супротивника хвильової теорії. Причину цього він сформулював у своєму трактаті «Оптика» (питання 28): несумісність прямолінійного поширення світла з його хвильовим характером. Ньютон дійшов висновку, що геометричні властивості відбиття і заломлення світла можна пояснити, тільки якщо світло складається з частинок-корпускул. Зважаючи на все, Ньютон не усвідомлював, що явище дифракції якраз і доводить непрямолінійність поширення світла (парадоксально, але навіть Гук і Гюйгенс, прихильники хвильової теорії, цього не зрозуміли).

Подальший розвиток

ред.

Корпускулярна теорія, яку розвинув Ньютон, переважала у фізиці понад 100 років, частково через великий престиж Ньютона[10]. На початку XIX століття, коли корпускулярна теорія не змогла адекватно пояснити дифракцію, інтерференцію та поляризацію світла, від неї відмовилися на користь хвильової теорії Юнга — Френеля.

Певною мірою корпускулярна теорія світла відродилася у XX столітті, коли було виявлено явища, які за допомогою хвильової теорії пояснити не вдалося: тиск світла, фотоефект, комптон-ефект і закони теплового випромінювання. Нині світло розглядають як хвилю та потік частинок одночасно. Частинки світла отримали спеціальну назву: Макс Планк назвав їх світловими квантами (1900), а Гілберт Льюїс — фотонами (1926). Обидві ці назви використовують досі.

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. ↑ Развитие представлений о природе света. microsystemy.ru (рос.). «ООО Микросистемы». 6 лютого 2017. Архів оригіналу за 21 липня 2021. Процитовано 21 липня 2021.
  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. ↑ Plato.stanford.edu [Архівовано 2017-07-08 у Wayback Machine.] Стэнфордская энциклопедия философии: Пьер Гассенди. Фишер, Сол. 2009 год.
  8. ↑ virginia.edu [Архівовано 2019-02-14 у Wayback Machine.] — Теория частиц света Ньютона. Конспект лекций. Линдгрен, Ричард А. Профессор-исследователь физики. Университет Вирджинии, факультет физики.
  9. ↑ Льоцци, 1970, с. 148.
  10. ↑ Аспе, Ален (листопад 2017). От волн Гюйгенса до фотонов Эйнштейна: Странный свет. Физические отчёты. 18 (9–10): 498—503. Bibcode:2017CRPhy..18..498A. doi:10.1016/j.crhy.2017.11.005.

Література

ред.
  • Дорфман Я. Г.[ru]. Всесвітня історія фізики. З найдавніших часів до кінця XVIII століття = 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.[ru]. Курс історії фізики = Курс истории физики. — М. : Просвещение, 1974.
  • Льоцци М. История физики. — М. : Мир, 1970. — 464 с.
  • Спасский Б. И.[ru]. Історія фізики, у двох томах = История физики, в двух томах. — Изд. 2-е. — М. : Высшая школа, 1977.
  • Ягафарова З. А., Саиткулов Д. З., Исмагилов А. Р. Корпускулярная теория света / О.В. Ахметова // Физика конденсированного состояния и её приложения : сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции. — Уфа : Башкирский государственный университет, 2018. — 26 грудня. — С. 202—206.

Посилання

ред.
  • Спостереження квантової поведінки світла в лабораторії бакалаврату Дж. Дж. Торн та ін.: Американський фізичний журнал 72, 1210—1219 (2004). (англ.)
  • П'єр Ґассенді. Фішер, Сол. 2009 рік, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
  • Ісаак Ньютон. Сміт, Джордж. 2007, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
  • Роберт Бойль. Макінтош, Дж. Дж. 2010, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
  • YouTube відео. Фізика — корпускулярна теорія світла Ньютона — Наука. Завантажено 5 січня 2013 року. (англ.)
  • Критика теорії світла та кольору Ньютона Роберта Гука (1672) Роберт Гук. Томас Берч, Історія Королівського товариства, т. 3 (Лондон: 1757), с. 10-15. Проєкт Ньютон, Університет Сассекс. (англ.)
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Корпускулярна_теорія_світла&oldid=43786897