|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Ingerencja. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe W czasach starożytnych, obserwując zachowanie światła, sądzili, że dwie przecinające się wiązki światła nadal podążają własną drogą, jakby nic się nie wydarzyło. Takie obserwacje umacniały wiarę w bezcielesność, niematerialność światła. Ale czy tak się naprawdę dzieje? Newton jako pierwszy zorganizował eksperyment dotyczący obserwacji interakcji, czyli, jak mówią optycy, interferencji promieni świetlnych ze sobą. Stworzył szczelinę powietrzną w kształcie klina, umieszczając cienką soczewkę (wypukłą powierzchnią w dół) na płaskiej szklanej płytce. Następnie naukowiec oświetlił lukę, najpierw białym światłem, a następnie z kolei innymi głównymi kolorowymi promieniami. Newton zauważył, że promienie odbite od szklanych granic klina powietrznego w oczywisty sposób oddziałują ze sobą. Po oświetleniu białym światłem w szczelinie pojawiły się naprzemienne kolory i opalizujące pierścienie. Kiedy kolorowe promienie przeszły przez szczelinę uzyskaną wcześniej za pomocą pryzmatu, pojawiły się w niej jasne i ciemne pierścienie. Newton pozostawił te eksperymenty bez swoich zwyczajowych szczegółowych wniosków. Najwyraźniej naukowiec uznał, że istnieją ukryte zjawiska, które wymagają dodatkowych badań, których nie mógł przeprowadzić. Dopiero w XIX wieku dwaj wybitni badacze, Jung i Fresnel, doszli do nauki i „dokończyli” stworzoną przez Newtona budowę optyki klasycznej. Thomas Young (1773–1829), wszechstronny naukowiec, z zawodu lekarz, człowiek o bardzo wszechstronnych zainteresowaniach – gimnastyk i muzyk, znany także jako egiptolog. Wiąże się z nim ciekawa historia. W wieku czternastu lat Thomas został poproszony o powtórzenie kilku zwrotów po angielsku, aby sprawdzić, czy potrafi dobrze pisać. Młody człowiek został dłużej niż zwykle w pokoju badań. Nowy nauczyciel Thomasa Younga był gotów śmiać się z niekompetencji. Kiedy jednak uczeń wręczył mu kartkę, tam podane frazy zostały nie tylko przepisane, ale także przetłumaczone na dziewięć (!) różnych języków. W swojej pierwszej pracy dotyczącej optyki Jung pokazał, że soczewka oka ludzkiego jest soczewką o zmiennej krzywiźnie. Specjalne mięśnie rozciągają i ściskają soczewkę, umożliwiając uzyskanie ostrego obrazu zarówno odległych, jak i bliskich obiektów na siatkówce. Jung miał zaledwie dwadzieścia lat, kiedy przeprowadził to badanie optyczno-lekarskie. Towarzystwo Królewskie natychmiast wybrało go na członka. Krytycznemu umysłowi Junga teoria Newtona wydawała się całkowicie niezadowalająca. Szczególnie nie do przyjęcia uważał stałość prędkości cząstek światła, niezależnie od tego, czy są one emitowane przez tak małe źródło jak tlący się żar, czy przez tak ogromne źródło jak Słońce. A przede wszystkim newtonowska teoria „ataków” wydawała mu się niejasna i niewystarczająca, za pomocą której Newton próbował wyjaśnić kolorystykę cienkich płyt. Po odtworzeniu tego zjawiska i zastanowieniu się nad nim, Jung wpadł na genialny pomysł na możliwość zinterpretowania tego zjawiska jako superpozycji światła odbitego od pierwszej powierzchni cienkiej płyty i światła przepuszczanego do płyty, odbitego od jej drugiej powierzchni i następnie wyszedł przez pierwszy. Takie nakładanie mogłoby prowadzić do osłabienia lub wzmocnienia padającego światła monochromatycznego. Nie wiadomo dokładnie, jak Jung wpadł na swój pomysł superpozycji. Prawdopodobnie stało się to w wyniku badania dudnień dźwiękowych, w których występuje okresowy wzrost i spadek dźwięku odbieranego przez ucho. Tak czy inaczej, w czterech artykułach przedstawionych Towarzystwu Królewskiemu od 1801 do 1803, połączonych kilka lat później w podsumowującej pracy „Course of wykładów na temat filozofii naturalnej i sztuki mechanicznej”, opublikowanej w Londynie w 1807 roku, Jung podaje wyniki jego badań teoretycznych i eksperymentalnych. Cytuje kilkakrotnie zdanie XXIV z trzeciej księgi Principia Newtona, w którym anomalne pływy obserwowane przez Halleya na archipelagu filipińskim są wyjaśniane przez Newtona w wyniku superpozycji fal. Z tego konkretnego przykładu Jung wprowadza ogólną zasadę ingerencji. "Wyobraź sobie serię identycznych fal biegnących po powierzchni jeziora z pewną stałą prędkością i wchodzących do wąskiego kanału prowadzącego do wylotu jeziora. Wyobraź sobie dalej, że z jakiegoś innego podobnego powodu, kolejna seria fal o tej samej wielkości jest podekscytowany, zbliżając się do tego samego kanału z tą samą prędkością jednocześnie z pierwszym układem fal. Żaden z tych dwóch układów nie będzie zakłócał drugiego, ale ich działania będą się sumować: jeśli zbliżą się do kanału w taki sposób, że wierzchołki jeden układ fal pokrywa się z wierzchołkami drugiego układu, to razem tworzą zbiór fal o większej wielkości, ale jeśli wierzchołki jednego układu fal znajdują się w miejscach awarii innego układu, to dokładnie wypełnią te awarie i powierzchnia wody w kanale pozostaną równe, światło, a tę superpozycję nazywam ogólnym prawem interferencji światła. Aby uzyskać interferencję, obie wiązki światła muszą pochodzić z tego samego źródła (aby miały dokładnie ten sam okres), po przejściu innej ścieżki muszą wpaść w ten sam punkt, a także iść tam prawie równolegle. Dlatego Jung kontynuuje, gdy dwie części światła wspólnego pochodzenia wpadają do oka różnymi drogami, idąc prawie w tym samym kierunku, wiązka nabiera maksymalnej intensywności, pod warunkiem, że różnica dróg promieni jest równa wielokrotności pewną pewną długość i ma minimalną intensywność w przypadku pośrednim. Ta charakterystyczna długość jest inna dla światła o różnych kolorach. W 1802 r. Jung wzmocnił swoją zasadę interferencji z klasycznym eksperymentem „z dwoma otworami”, prawdopodobnie pod wpływem podobnego eksperymentu Grimaldiego, który jednak nie doprowadził do odkrycia interferencji ze względu na specyfikę zastosowanej instalacji. Doświadczenie Younga jest dobrze znane: w przezroczystym ekranie, czubkiem szpilki przebite są dwa blisko siebie otwory, które oświetla światło słoneczne przechodzące przez mały otwór w oknie. Dwa stożki świetlne uformowane za nieprzezroczystym ekranem, rozszerzające się w wyniku dyfrakcji, częściowo zachodzą na siebie, aw części zachodzącej na siebie zamiast równomiernego wzrostu natężenia oświetlenia tworzą szereg naprzemiennych ciemnych i jasnych pasm. Jeśli jeden otwór jest zamknięty, prążki znikają i pojawiają się tylko pierścienie dyfrakcyjne z drugiego otworu. Pasma te znikają również, gdy obie szczeliny są oświetlone (jak miało to miejsce w eksperymencie Grimaldiego) bezpośrednio światłem słonecznym lub sztucznym źródłem światła. Powołując się na teorię falową, Jung bardzo prosto wyjaśnia to zjawisko. Uzyskuje się tam ciemne pasma, mówi naukowiec, gdzie upadki fal, które przeszły przez jeden otwór, nakładają się na grzbiety fal, które przeszły przez drugi otwór, tak że ich efekty wzajemnie się znoszą; lekkie felgi uzyskuje się, gdy sumują się dwa grzbiety lub dwa spadki fal, które przeszły przez oba otwory. To doświadczenie pozwoliło Jungowi zmierzyć długość fali dla różnych kolorów: uzyskał długość fali 0,7 mikrona dla światła czerwonego i 0,42 mikrona dla skrajnego fioletu. Są to pierwsze w historii fizyki pomiary długości fali światła i należy zwrócić uwagę na ich niesamowitą dokładność. Ze swojej zasady ingerencji Jung wydedukował szereg różnych konsekwencji. Rozważał zjawiska barwienia cienkich warstw. Naukowiec wyjaśnił je w najdrobniejszych szczegółach. Jung wyprowadził prawa empiryczne znalezione przez Newtona i, uznając częstotliwość światła danego koloru za stałą, wyjaśnił zagęszczenie pierścieni w eksperymencie Newtona przy zastępowaniu szczeliny powietrznej między soczewkami wodą przez zmniejszenie prędkości światło w bardziej refrakcyjnym ośrodku. Warto zauważyć, że Jung jest właścicielem terminu „optyka fizyczna”, który jest używany w odniesieniu do badań „… źródeł światła, szybkości jego propagacji, jego przerywania i tłumienia, jego rozszczepienia na różne kolory, wpływu różne gęstości atmosferyczne na nim, zjawiska meteorologiczne związane ze światłem, szczególne właściwości niektórych substancji w stosunku do światła. Praca Younga, która stanowiła największy od czasów Newtona wkład w teorię zjawisk optycznych, została przyjęta przez ówczesnych fizyków z nieufnością, aw Anglii została nawet poddana ordynarnemu ośmieszaniu. Częściowo wynikało to z faktu, że Jung próbował zastosować zasadę interferencji do zjawisk wyraźnie nieingerujących, a częściowo z pewnej niejednoznaczności przekazu, która jest nadal odczuwalna i która musiała być jeszcze bardziej odczuwalna w tamtych czasach, a częściowo , jak później zarzucał Jung Laplace, fakt, że Jung czasami zadowalał się niewystarczająco rygorystycznymi, a czasami powierzchownymi eksperymentami. Augustin Fresnel (1788–1827), inżynier drogowy, który stosunkowo późno zaczął interesować się nauką, również wyszedł z idei światła jako ruchu falowego eteru. „Dobry geniusz” Fresnela, akademik Francois Arago, który z czasem zauważył wybitny talent naukowca i pomógł mu przez całe życie, napisał jednak w swoich wspomnieniach: „Augustin Fresnel uczył się tak powoli, że przez osiem lat ledwo mógł czytać ... Nigdy nie miał ochoty do nauki języków, nie lubił wiedzy opartej na samej pamięci i zapamiętywał to, co zostało jasno i przekonująco udowodnione. Początkowo Fresnel pracował w wiejskiej dziczy. Nie miał pojęcia o eksperymentach Junga, więc je powtórzył. A Fresnel wyjaśnił, jak światło pochyla się wokół przeszkód podobnych do Junga. Później, pracując już w Paryżu, Fresnel otrzymał równania matematyczne, które dokładnie opisują procesy optyczne zachodzące na granicy dwóch różnych ośrodków optycznych. Różne formuły Fresnela są tak często wykorzystywane w pracach optycznych, że niewątpliwie zajmują pierwsze miejsce w tym wskaźniku. Fresnel zaproponował stworzenie wzoru interferencyjnego poprzez skierowanie światła słonecznego na ekran za pomocą dwóch luster ustawionych pod niewielkim kątem względem siebie. Znany naukowiec, autor wielu uniwersyteckich podręczników fizyki, Robert Pohl, zaproponował szerokiej publiczności stworzenie interferencji poprzez skierowanie światła na cienką płytkę mikową. Odbite przez płytkę światło pada na duży ekran, na którym prążki interferencyjne są wyraźnie widoczne. Zjawisko interferencji jest szeroko stosowane w urządzeniach zwanych interferometrami. Interferometry mogą służyć do różnych celów, na przykład do kontroli czystości powierzchni metalowych. Autor: Samin D.K.
▪ Podstawy ekonomii klasycznej
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Szczoteczka do zębów z Bluetooth 4.0 ▪ Tablet będzie mógł sterować bezzałogową ciężarówką ▪ Bezprzewodowy system muzyczny dla DJ-ów firmy Logitech ▪ Tłuste jedzenie uszkadza pamięć ▪ Nowy dedykowany miernik pojemności
▪ sekcja serwisu Przedwzmacniacze. Wybór artykułu ▪ artykuł Dlaczego autor Piotrusia Pana obdarzył go właściwością nie dorastania? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Jemioła biała. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Układ wzmacniacza TDA2008, 12 watów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Sonda świetlna. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony