Физика за поети: Част 1 механика - Проучване гид (R. март)
Както Томас Йънг показа, че светлината е вълна
Томас Юнг, чиято работа се превръща в окончателен "удар на милостта [55]" от гледната точка на Нютон на, беше човек с разнообразни таланти. В зенита на кариерата си, той напуска поста на професор по естествена философия на Кралския институт, за да продължите да практикуват медицина. [56] В по-късен период от живота си Юнг бе погълнат от дешифриране древните египетски йероглифи върху текстовете Розетския камък. [57]
Експериментът, който избра Юнг, е свързана с намесата на светлина от два процепа. Най-лесният начин да се обясни същността на опит на Юнг на фигурата, която ни напомня на примера на "дупка в вълнолома" (вж. Фиг. 7-8) по-горе. Само че този път си представим вълнолома с два малка разлика в близост един до друг. Самолет вълни удрящи на вълнолома създават в този случай две синхронизирани (последователни) източници кръгови Вълнички. Вълните от тези източници ще се припокриват [58] един до друг, както е показано на фиг. 7-10.
На мястото на брега, който се намира точно пред центъра мост разделящи пропуски, един гребен на вълна отговаря герб винаги различен, защото този въпрос е на еднакво разстояние от двете разликата вълнолом. Вълни от всяка пролука идват в този момент в даден момент, и намесата е конструктивен тук - генерира двойно вълна амплитуда (височина), т.е. има смущения максимум. Ако се премине по крайбрежието от тази точка, синхронизацията на вълните ще бъдат разбити, тъй като ние ще бъдем по-близо до една празнина от другия. Преместването по протежение на брега, ние неизбежно ще падне в момента, в който гребените на вълните от една празнина да се срещнат корита в вълните, от друга. Има деконструктивна намеса (разрушителни) характер - в резултат вълни получават малки или несъществуващи, тоест, има минимална намеса. Преместването в една и съща посока, стигаме до точката, където вълна от близо срещи период на предишната вълна на по-далечни. Тук отново намесата е конструктивно, и вълните отново са високи. Ако продължим да се движат по протежение на брега, а след това отново стигаме до точка деконструктивна намеса, и така нататък. Правилото е просто: ако разликата между разстоянието от източника на вълна към точката за наблюдение е цяло число от дължини на вълните, намесата е конструктивен. Ако тази разлика е равна на половин число (т.е., 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, и така нататък. D.) Брой на дължини на вълните, намесата деконструктивна.
Нека сега се върнем към опита на Юнг: замени непрозрачен екран вълнолом, и пропуските в него - тесни шлица (шлица) в него. На лист хартия [59], който е разположен достатъчно далеч от слотовете, може да се види модел на алтернативни светли и тъмни ивици, които са успоредни прорези [60] (вж. Фиг. 7-11). Най-яркият групата се намира в центъра на картината, както и от всяка страна на нейните гранични тъмни ивици. Ако измереното разстояние между лентите, прости геометрични кал изчисленията позволяват да се изчисли дължината на вълната на светлината. Стойността е малко фантастично. дължина на вълната на светлината, се намират в диапазона от 0.00007 cm (червена светлина) до 0.00004 cm (синя светлина) [61]. За да се наблюдава схемата смущения на прорези в непрозрачен екран трябва да бъде много малък и много близо един до друг, и да се наблюдава екран трябва да бъде разположена далеч от секциите [62].
Какво е светлинна вълна
експеримент Янг ясно показа всички съмняващите се, че светлината е вълна природата. Но имаше: на въпроса: какво е това вълна? Какво е естеството на тази вълна? Максуел, [63], която е първата, която се реализира връзката между електромагнетизма и светлина, даде отговор на този въпрос.
Картината на електромагнитна вълна, която предложи Maksvell показано на ris.7-12. Тя се основава на два факта открити по Фарадей [64]: 1) - промяна на електрическото поле, магнитно поле, и 2) -voznikshee магнитно поле, перпендикулярно на електрически. Връзката между електрически и магнитни полета, е взаимно: променящата се магнитно поле създава електрично поле, перпендикулярно на себе си.
Дори и се чудех как може да е тази конкретна комбинация от полета, ясно е, че на снимката е показано на фиг. 7-12, безкрайна. Всъщност, промяна на електрическото поле създава магнитно поле, което, тъй като тя се променя също генерира електрическо поле. Процесът продължава, докато желаното и като резултат на електромагнитна вълна се движи в посока, перпендикулярна на двете области.
Нека сега се върнем към voprosu- как има специфична комбинация от полета, които са показани на фиг. 7-11. Това е съвсем очевидно от законите на електричеството и магнетизма. Да предположим, че на електрическия заряд носи редовно, повтаряйки движението. Това може да е движение в кръг, и прости, "назад - напред", такса трептения близо до равновесното положение. Във всеки случай има около обвинението, и на електрическото и магнитното поле, тъй като таксата е в движение. И двете области се променят непрекъснато, тъй като тя се променя непрекъснато положението в пространството заряд и напрегнатостта на полето ( "силовото поле") зависи от разстоянието. По този начин, всеки обект, който излъчва светлина, трябва да съдържа бързо трептящи електрически заряди, тъй като честотата на светлинните вълни са в диапазона от 1014 Hz, което е 100 трилиона цикъла в секунда!
Hertz създаване на мощни трептения в електрическата верига (верига). В друг кръг, който се намира в същата лаборатория на разстояние от няколко метра, и нямат никакви източници на електроенергия се появили електрическите трептения на една и съща честота. Честота на трептене може лесно да се измери; и прости експерименти смущения направиха възможно да се определи дължината на вълната. Изчислено от формула (7.1), скоростта на електромагнитна вълна размножаване съвпада със скоростта на светлината! След експерименти Херц, малцина могат да се съмнява, че Максуел е прав. "Вълни Herz" [65], в XX век се превръща в основата на съвременните радио и телевизионни комуникации.
Скоро рентгенови лъчи [66] тя е била открита, след като работата на Hertz. Доказано е, че това също е електромагнитна вълна, но с честоти от около хиляда пъти бólshimi от тази на видимата светлина. По-късно е открит и # 947; - лъчение от радиоактивни вещества. Отново се оказа, че това също е електромагнитна вълна, но все още се използваólshimi (дори хиляди пъти!) честоти.
В съвременни технологии и техники се използват почти всички електромагнитни вълни с честоти. теория на електромагнетизма Максуел е. може би най-ярък пример за това как "чист" научна теория води до практически резултати, които изследователите може и никога не са се натъкнали. в техните случайни търсения.
| Съдържание |
Свързани статии