Розкриваючи таємниці світла. Принципи Гюйгенса Френеля

Світлові явища є для нас настільки буденними, що, сприймаючи різні їх прояви, ми навіть не замислюємося про сутність процесів, що відбуваються. Частка отримання людським мозком інформації за допомогою саме світлових явищ досягає дев`яноста відсотків, що говорить про їх величезної ролі в нашій життєдіяльності. Багатство фарб оточуючого нас світу, блакитний відтінок неба, веселка, власне відображення в дзеркалі є предметом опису скоріше для людей, налаштованих лірично, ніж володіють науковим складом розуму. Але серед вчених і натуралістів, що прагнуть проникнути в суть навколишніх предметів і явищ, зробити їх кількісний вимір і якісну оцінку знайшлося чимало охочих розкрити таємницю світла.

Перші дослідники світлових явищ, чиї праці дійшли до наших днів, знали про властивості вигнутих поверхонь. Евклід (300 років до н.е.) і Птоломей (127-151 рр.) Змогли описати закони геометричної оптики, а ось практичне застосування вони вже отримали значно пізніше в конструкціях перших очок (1285), телескопів (1450) , мікроскопів (1595).

Подальше дослідження світлових явищ змусило перейти від геометричної оптики до хвильової теорії світла, опис якої відомо нам як принципи Гюйгенса-Френеля. Гюйгенс першим поставив під сумнів теорію Ньютона і запропонував розглядати світловий промінь не як потік дрібних бистрораспространяющіхся частинок, а як хвилю. Хвильова теорія Гюйгенса не тільки повністю підтверджувала закони геометричної оптики, але і дозволяла по-новому поглянути на всі світлові явища. Взявши за основу вислів, що кожній точці середовища, в якому відбувається поширення хвилі, властиво властивість ставати джерелом вторинних хвиль, зміг пояснити принцип Гюйгенса закон відбиття світла та інші явища, раніше описувані теорією Ньютона. Але ніяк не піддавалося поясненню принципами нової теорії поняття дифракції, та й прихильників ньютоновских поглядів виявилося так багато, що суперечки про справжню природу світла затягнулися на сто років.

Пояснення поняттю "Дифракція світла" принцип Гюйгенса-Френеля дає шляхом визначення її залежності від довжини хвилі. Звук за стіною ми чуємо, світло ж перешкода нічого огинає, а дає тінь. Але принципи Гюйгенса-Френеля цим прикладом ніяк не спростовує. Дифракція властива і світловим хвилям, але вона настільки непомітна через мізерність величини довжини світлової хвилі, що зафіксувати її було просто неможливо, і тільки Френель зміг описати це явище, він також зміг обчислити довжину світлової хвилі, яка складає полмікрона (половину тисячної міліметра) .

Зробивши істотний внесок у розвиток і доказ істинності хвильової теорії світла в дев`ятнадцятому столітті, Френель по праву вважається одним з її основоположників. Його ім`я увійшло в історію світової науки, а основи теорії, закладеної в сімнадцятому столітті Гюйгенсом, прийнято називати "принципи Гюйгенса-Френеля".

Якщо коротко підводити підсумок, то переваги хвильової теорії світла Гюйгенса полягають в поясненні багатьох явищ, яким ньютоновская версія природи світла пояснення не дає. Накладення світлових хвиль призводить до явища інтерференції, затемнені ділянки у вигляді кілець Ньютона сам великий учений не зміг пояснити. Адже за його теорією накладення світлових потоків мало супроводжуватися збільшенням їх сили. А прояв дифракції в світловій хвилі зміг підтвердити своїми дослідами Френель, ніж повністю розвіяв сумніви в хвильову природу світла.

Новий погляд на властивості світлового променя, в основу якого лягли принципи Гюйгенса-Френеля, дав поштовх розвитку науково-технічної думки. У результаті ми стали свідками появи такого винаходу як лазер (60-і роки 20 ст.), Що став потужним інструментів в руках вчених, медиків, технологів. Фотографи отримали можливість створювати свої шедеври, використовуючи світлофільтри, астрономи можуть вивчати склад далеких зірок на відстані, і ще багато інших областей людської життєдіяльності збагатилося з появою нових поглядів на природу звичайного світлового променя.