Корпускулярная теория света (Tkjhrvtrlxjugx mykjnx vfymg)

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. 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.

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.

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.

Арабский натурфилософ Ибн аль-Хайсам (XI век) отверг теорию, что глаз испускает собственные лучи, и правильно объяснил механизм зрения. Английский учёный 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.

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.

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.

Ньютон

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

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:

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).

Дальнейшее развитие

Корпускулярная теория, развитая Ньютоном, преобладала в физике более 100 лет, отчасти из-за большого престижа Ньютона. 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

• «Оптика» Исаака Ньютона
• Скорость гравитации
• Философия физики

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

• Наблюдение за квантовым поведением света в лаборатории бакалавриата Дж. Дж. Торн и др.: Американский физический журнал 72, 1210—1219 (2004).
• Пьер Гассенди. Фишер, Сол. 2009 год, Стэнфордская философская энциклопедия.
• Исаак Ньютон. Смит, Джордж. 2007 год, Стэнфордская философская энциклопедия.
• Роберт Бойль. Макинтош, Дж. Дж. 2010 год, Стэнфордская философская энциклопедия.
• YouTube видео. Физика — корпускулярная теория света Ньютона — Наука. Загружено 5 января 2013 года.
• Критика теории света и цвета Ньютона Роберта Гука (1672 год) Роберт Гук. Томас Бёрч, История Королевского общества, т. 3 (Лондон: 1757), стр. 10-15. Проект Ньютон, Университет Сассекса.