Краткая история развития представлений о природе света

Часть физики, рассматривающую световые явления, называют оптикой (от греческого «оптикос» — зрительный), а сами световые явления называют оптическими.

Падающий на предметы свет позволяет нам видеть их и ориентироваться в пространстве. Однако этим действие света не ограничивается. Вспомните, например, как сильно нагреваются тела, на которые попадает солнечный свет. Следовательно, свет обладает энергией и переносит ее в пространстве. Поскольку энергию могут переносить либо тела, либо волны, можно выдвинуть две гипотезы о природе света. Световое излучение должно состоять либо из потока мельчайших частиц, которые Ньютон назвал корпускулами, либо из волн, распространяющихся в какой-либо среде.

На основе первой гипотезы Ньютон создал корпускулярную теорию света, с помощью которой объяснялись очень многие оптические явления. Например, различные цвета излучения объяснялись различной формой составляющих его корпускул. На основе второй гипотезы в XVII в. голландский ученый X. Гюйгенс создал волновую теорию света. С помощью теории Гюйгенса хорошо объяснялись такие явления, как интерференция и дифракция света и др.

Поскольку ни одна из этих теорий в отдельности не могла полностью объяснить все оптические явления, вопрос об истинной природе светового излучения оставался нерешенным. В начале XIX в. после исследований О. Френеля, Ж. Фуко и многих других ученых выяснилось преимущество волновой теории света перед корпускулярной. Однако у волновой теории был один крупный недостаток. В ней предполагалось, что световое излучение представляет собой поперечные механические волны. Следовательно, между Солнцем и Землей должно быть вещество, так как свет свободно проходит от Солнца до Земли. Поэтому был создана гипотеза о мировом эфире, заполняющем все пространство между телами и молекулами. Если вспомнить, что поперечные волны возможны только в твердых телах, то придется допустить, что эфир должен обладать свойствами упругого твердого тела. Однако присутствие эфира никак не отражается на движении Земли в мировом пространстве. Значит, эфир ничем себя не проявляет, кроме того, что в нем распространяется свет, хотя и обладает свойствами твердого тела. Такие противоречивые свойства эфира ставили под сомнение гипотезу о его существовании.

Это противоречие в волновой теории света в основном было устранено Д. Максвеллом. Максвелл обратил внимание на то, что скорость распространения света в вакууме совпадает с вычисленной им скоростью распространения электромагнитных волн. На этом основании он выдвинул гипотезу об электромагнитной природе света, которая затем была подтверждена многими опытами. Таким образом, к концу XIX в. была создана электромагнитная теория света, которой пользуются и в настоящее время.