A fény természetével kapcsolatos nézetek kidolgozása
Az optikai sugárzás (vagy fény a tág értelemben) - elektromágneses hullám, amelynek hossza tartományban vannak a 10 -11 10 -2 m (néhány tized mm-es) vagy frekvencia tartományban, amely közelítőleg egyenlő 3 * 3 10 11 ... * 10 17 Hz.
A 17. században a fény természetével kapcsolatos első tudományos hipotézisek fejeződtek ki. A fénynek energiája van, és hordozza az űrben. Az energiát vagy testek vagy hullámok közvetíthetik, ezért két elmélet kerül be a fény jellegére.
Korpuszkuláris elmélet a fény (a latin corpusculum - részecske) javasolták 1672-ben a brit tudós Sir Isaac Newton (1643-1727). E szerint az elmélet szerint a fény olyan részecskék áramlása, amely minden irányba fényforrást bocsát ki. Ezen elmélet segítségével olyan optikai jelenségek, mint például a különböző sugárzási színek magyarázata.
A holland tudós, Christian Huygens (1629 - 1695) szintén létrehozta a fény hullámelméletét a 17. században. amely szerint a fény hullám jellegű. Ennek az elméletnek köszönhetően a jelenségek, például az interferencia jól magyarázható. fény diffrakciója, stb.
Mindkét elmélet sokáig párhuzamosan folyt, mivel egyikük sem egyedül teljesen megmagyarázni minden optikai jelenségek. A 19. század elején, miután a kutatás a francia fizikus Augustin-Jean Fresnel (1788-1827), angol fizikus Robert Hooke (1635-1703) és más kutatók megállapították, hogy a hullám elmélet a fény előnyt korpuszkuláris. 1801-ben az angol fizikus Thomas Young (1773-1829) megfogalmazott elv interferencia (növekedés vagy csökkenés fényerősség alkalmazásának hatására fényhullámok egymásra), amely lehetővé tette számára, hogy ismertesse a színek vékony filmek. Fresnel kifejtette, hogy az ilyen könnyű diffrakciós (hajlító fénysorompók) és egyenesség fény terjedését.
És mégis a fény hullámelmélete egy jelentős hátránnyal jár. Feltételezték, hogy a fénysugárzás keresztirányú mechanikus hullám, amely csak egy rugalmas közegben fordulhat elő. Ezért hipotézist hoztak létre a láthatatlan világi éterről, amely egy hipotetikus környezet, amely kitölti az egész univerzumot (a testek és molekulák közötti teljes tér). A világ éternek számos ellentmondó tulajdonsággal kell rendelkeznie: a szilárd anyagok rugalmas tulajdonságaival kell rendelkeznie, és egyszerre súlytalannak kell lennie. Ezeket a nehézségeket a XIX. Század második felében megoldották James Clerk Maxwell (1831-1879) angol fizikus tanításának az elektromágneses mezővel kapcsolatban. Maxwell arra a következtetésre jutott, hogy a fény az elektromágneses hullámok különleges esete.
Azonban a 20. század elején felfedezték a fény nem folyamatos vagy kvantum tulajdonságait. Ezeket a tulajdonságokat a korpuszkuláris elmélet magyarázta. Így a fény egy corpuskuláris hullám dualizmus (tulajdonságok dualitása). Történő terjedés folyamán érzékeli fényhullám tulajdonságainak (azaz, úgy viselkedik, mint egy hullám), valamint emissziós és abszorpciós - korpuszkuláris tulajdonságainak (azaz, úgy viselkedik, mint egy részecske áramlás).
A könnyű fény sugárzásán alapuló átlátszó médiában a fény terjedésének törvényeit a Geometrikus Optika nevű optika szakasza veszi figyelembe. Nyilvánvaló, hogy száz fénysugár egy vonal, amely mentén a fény elektromágneses hullámok energiája terjed.
Az egyenes vonalú fény propagálásának törvénye
A gyakorlatban a fény egyenletesen elágazik egy határolt kúp alatt, amely egy fénysugár. A fénysugár átmérője meghaladja a fényhullám hosszát.
Ha a közeg törésmutatója mindenütt megegyezik, akkor az ilyen közeget optikailag homogén közegnek nevezzük.
Egy átlátszó homogén közegben a fény egyenesen elterjed. Ez az egyenlített fény terjedésének törvénye.
Az egyenes vonalú fény terjedését is megerősíti számos jelenség, mint a megjelenése árnyékok átlátszatlan testek. Ha az S - egy nagyon kis méretű fényforrás, és M - átlátszatlan test, blokkolja az utat a beeső fény S, akkor M test kép egy árnyék kúp. A fény a forrástól, késik test M, és a képernyő, amely helyeznek el egy derékszöget zár be a tengellyel a kúp kapjuk jól kontúros test M árnyék (lásd. Ábra. 1.1).
Ábra. 1.1. A fény terjedésének egyenlõsége.
A nagyméretű fényforrások (a fényforrásoktól az akadályig terjedő távolsághoz képest) félgömböt alkotnak. A féltengely kialakulását két kis méretű forrás segítségével lehet mérlegelni, amelyek egy nagy fényforrás nagyságával megegyező távolságban helyezkednek el. Az 1. ábrán. Az 1.2. Ábrán látható az árnyék kúpainak szakasza, amelyek fényt alkotnak a M test mögött. Az átlátszatlan M mögött teljes árnyék keletkezik azon a térségen, ahol a fény nem származik semmilyen fényforrásból.
A félárnyék (részben megvilágított tér) abban a régióban alakul ki, ahol a sugarak csak az egyik fényforrásból származnak. Például abban a régióban, ahol csak az S1 sugárzás sugara sugároz, és az S2 másik fényforrást az M test eltakarja. Ha a fényforrás nagy, akkor minden pont pontszerű fényforrásnak tekinthető. Ebben az esetben a sugárzás hozzáadódik a sugárzó felület egyes részeihez. Árnyék és részleges árnyékterület is kialakul.
Ábra. 1.2. A félgömböt egy nagy fényforrás képezi.
Az árnyékképződés, amikor a sugarak fényforrásról át nem fedett tárgyra esnek, olyan jelenségeket tár fel, mint a nap- és holdfogyatkozások.
Olyan tulajdonság, mint a fény propagálásának egyenes vonása. A földtani, a tengeren és a levegőben lévő távolságok meghatározására, valamint a termékek és szerszámok egyenességének látószögére irányítás alatt áll.
A fény propagálásának egyenes vonása magyarázza annak lehetőségét, hogy képeket kapjunk egy kis nyílással. A legegyszerűbb eszköz, amely lehetővé teszi az objektumok fordított képének megfigyelését, kamerakészüléknek nevezik, és egy doboz, amelynek kicsi lyuk van az elülső falon. Egyenes sugarakkal sugárzó fénysugár a kamera obscura hátsó falára esik, ahol egy megfelelő fényerősségű fénypont jelenik meg. Az objektum minden pontjáról lámpafoltokból álló készlet, és létrehoz egy képet az objektumról a kamera obscura hátoldalán.