Traktat o świetle -Treatise on Light
 | |
| Autor | Christian Huygens |
|---|---|
| Język | Francuski |
| Gatunek muzyczny | Optyka |
| Opublikowany | 1690 |
Traktat o Światła : W którym wyjaśniono przyczyn, które występuje w Reflection & Załamanie ( francuski : Traité de la Lumière : Où czcionki expliquées Les powoduje de ce qui Luy przybyć Dans la Refleksja & Dans la Załamanie ) to książka napisana przez Holendrów erudyta Christiaan Huygens , który został opublikowany w języku francuskim w roku 1690. książka opisuje koncepcję Huygens natury światła , które sprawia, że jest to możliwe, aby wyjaśnić prawa optyki geometrycznej , jak pokazano na Kartezjusza ' Dioptrique , który Huygens mającego zastąpić.
W przeciwieństwie Newton jest konkurencyjnym krwinek teorii , który został przedstawiony w Opticks , Huyghens pomyślany światła jako nieregularne szeregu fal uderzeniowych, które przebiega z bardzo dużą, ale skończoną prędkością przez eter, podobny do fal dźwiękowych . Co więcej, zaproponował, że każdy punkt czoła fali sam w sobie jest źródłem wtórnej fali sferycznej, zasady znanej dziś jako zasada Huygensa-Fresnela . Książka jest uważana za pionierskie dzieło fizyki teoretycznej i matematycznej oraz pierwsze mechanistyczne ujęcie nieobserwowalnego zjawiska fizycznego.
Przegląd
Pomysły Huygensa na światło pochodzą z jego nieopublikowanej pracy na temat właściwości soczewek i ich konfiguracji zatytułowanej Dioptrica , która rozpoczęła się w 1652 roku. W 1672 problem dziwnego załamania kryształu Islandii stworzył zagadkę dotyczącą fizyki refrakcji, której chciał Huygens rozwiązać. Huygens ostatecznie był w stanie rozwiązać ten problem za pomocą fal eliptycznych w 1677 roku i potwierdził swoją teorię eksperymentami dopiero po krytycznych reakcjach w 1679 roku.
Jego wyjaśnienie opierało się na trzech hipotezach: (1) Wewnątrz kryształu znajdują się dwa ośrodki, w których rozchodzą się fale świetlne, (2) jedno ośrodek zachowuje się jak zwykły eter i przenosi promień normalnie załamany, oraz (3) prędkość fal w drugie medium jest zależne od kierunku, tak że fale nie rozszerzają się w formie sferycznej, ale raczej jako elipsoidy obrotowe; to drugie medium przenosi nieprawidłowo załamany promień. Badając symetrię kryształu, Huygens był w stanie określić kierunek osi elipsoid, a na podstawie właściwości załamania nieprawidłowego promienia ustalił proporcje między osiami. Obliczył załamanie promieni na płaskich odcinkach kryształu innych niż naturalne boki kryształu i ostatecznie zweryfikował wszystkie swoje wyniki eksperymentalnie.
Huygens zamierzał opublikować swoje wyniki w ramach Dioptrica , ale postanowił w ostatniej chwili oddzielić swoją teorię od reszty pracy, zaznaczając przejście od optyki geometrycznej do optyki fizycznej .
Medium propagacji
W pierwszym rozdziale Huygens opisuje światło jako zakłócenie, które porusza się w materialnym medium o nieznanej naturze, które nazywa eterycznym i które różni się od tego, które rozchodzi się dźwięk. Ta eteryczna materia składa się z elastycznych cząstek materii, które zderzają się zgodnie z prawami, które odkrył w 1669 roku. W trzecim rozdziale, O załamaniu , kwestionuje sposób, w jaki światło rozprzestrzenia się w cieczach i przezroczystych ciałach stałych. W pierwszym przypadku nie ma problemu z wyobrażeniem sobie, że cząstki w cieczy mogą się poruszać i przenosić zakłócenia świetlne.
Jednak rozchodzenie się światła w ciałach stałych, takich jak szkło lub półprzezroczyste minerały, nie jest tak łatwo wyjaśnione. Uważa on, że struktura materii stałej jest atomowa: „ta solidność nie jest taka, jak nam się wydaje, będąc prawdopodobnym, że te ciała są raczej zbudowane z cząstek, które są tylko umieszczone obok siebie […], ponieważ ich rzadkość [ich niska gęstość] pojawia się przez łatwość, z jaką przechodzi przez nie materia wirów magnesu, czyli ta, która powoduje grawitację [...] Pozostaje zatem, że jest to, jak powiedziano, zespoły cząstek, które stykają się ze sobą bez komponowania ciągłej bryły." Fale świetlne mogą zatem przemieszczać się od jednej cząstki do drugiej bez ich przemieszczania.
Drugim sposobem spojrzenia na problem przenikania światła do ciał stałych lub cieczy jest rozważenie, że to nie cząstki przezroczystego ośrodka przepuszczają światło, ale cząstki materii eterycznej, które przenikają szczeliny materii stałej lub płynnej. lub nawet próżni, ponieważ światło przechodzi przez próżnię wytworzoną na szczycie barometru Torricellego : „Rzadkość przezroczystych ciał jest więc taka, jak powiedzieliśmy, łatwo jest sobie wyobrazić, że fale mogą być kontynuowane w materii eterycznej, która wypełnia szczeliny między cząstkami”. Wreszcie Huygens rozważa trzeci rodzaj rozprzestrzeniania się, który byłby kombinacją dwóch pierwszych.
Prędkość światła
Huygens podejmuje doczesną koncepcję Pierre'a de Fermata . Uważa on, że „wstrząsanie” wytwarzające fale świetlne z konieczności porusza się ze skończoną prędkością, nawet jeśli jest bardzo duża. Ten punkt jest bardzo ważny, ponieważ jego demonstracje opierają się na równoważności czasów podróży na różnych trasach.
Donosi, że duński astronom Ole Christensen Rømer powiedział mu, że prędkość światła jest co najmniej 100 000 razy większa niż prędkość dźwięku, a być może nawet sześć razy większa. W tym drugim przypadku prędkość znaleziona przez Rømera (214 000 km / s ) była tego samego rzędu wielkości, co prędkość światła, która jest obecnie uznawana.
Spuścizna
Traktat Huygensa o świetle dostarcza jakościowego wyjaśnienia propagacji fal sferycznych i płaskich i wyprowadza z nich prawa odbicia i załamania. Chociaż kompletność analizy Huygensa jest imponująca, nie był on w stanie zrozumieć efektu, który teraz rozpoznajemy jako polaryzację , która występuje, gdy załamany promień jest kierowany przez drugi kryształ, którego orientacja jest zróżnicowana. Nie poruszył również szeregu kwestii, takich jak aberracja chromatyczna i kolor , które zostały wyjaśnione przez Newtona, chociaż doświadczył ich podczas budowy swoich teleskopów.
Idee Huygensa zostaną podjęte i rozwinięte niezależnie przez Augustina-Jeana Fresnela w jego Mémoire sur la Diffraction de la Lumière (1818) w celu wyjaśnienia interferencji i dyfrakcji światła, prowadzącej do zasady Huygensa-Fresnela .
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- C. Huygens, Traité de la Lumière , Leiden: Pieter van der Aa, 1690; archive.org/details/bub_gb_kVxsaYdZaaoC
- C. Huygens (przekład Silvanus P. Thompson), Treatise on Light , Londyn: Macmillan, 1912; archive.org/details/treatiseonlight031310mbp (i Errata )
- C. Huygens (przekład Silvanus P. Thompson, 1912), Treatise on Light , Project Gutenberg, 2005, gutenberg.org/ebooks/14725 (oraz Errata )
 |
Ten artykuł o książce związanej z fizyką to tylko skrót . Możesz pomóc Wikipedii, rozwijając ją . |