Раскрываючы таямніцы святла. Прынцыпы Гюйгенса Фрэнэля

Светлавыя з'явы з'яўляюцца для нас гэтак штодзённымі, што, успрымаючы розныя іх праявы, мы нават не задумваемся пра сутнасць працэсаў, якія адбываюцца. Доля атрымання чалавечым мозгам інфармацыі з дапамогай менавіта светлавых з'яў дасягае дзевяноста адсоткаў, што кажа аб іх велічэзнай ролі ў нашай жыццядзейнасці. Багацце фарбаў навакольнага нас свету, блакітны адценне неба, вясёлка, уласнае адлюстраванне ў люстэрку з'яўляюцца прадметам апісання хутчэй для людзей, настроеных лірычнаму, чым валодаюць навуковым складам розуму. Але сярод навукоўцаў і даследчыкаў прыроды, якія імкнуцца пракрасціся ў сутнасць навакольных нас прадметаў і з'яў, вырабіць іх колькаснае вымярэнне і якасную ацэнку знайшлося нямала жадаючых раскрыць таямніцу святла.

Першыя даследчыкі светлавых з'яў, чые працы дайшлі да нашых дзён, ведалі пра ўласцівасці выгнутых паверхняў. Еўклід (300 гадоў да н.э.) і Пталамей (127-151 гг.) Змаглі апісаць законы геаметрычнай оптыкі, а вось практычнае прымяненне яны ўжо атрымалі значна пазней у канструкцыях першых ачкоў (1285 г.) тэлескопаў (1450 г.) , мікраскопаў (1595 г.).

Далейшае даследаванне светлавых з'яў прымусіла перайсці ад геаметрычнай оптыкі да хвалевай тэорыі святла, апісанне якой вядома нам як прынцыпы Гюйгенса-Фрэнэля. Гюйгенс першым паставіў пад сумнеў тэорыю Ньютана і прапанаваў разглядаць светлавы прамень ня як паток драбнюткіх быстрораспространяющихся часціц, а як хвалю. Хвалевая тэорыя Гюйгенса не толькі цалкам пацвярджала законы геаметрычнай оптыкі, але і дазваляла па-новаму зірнуць на ўсе светлавыя з'явы. Узяўшы за аснову выраз, што кожнай кропцы асяроддзя, у якой адбываецца распаўсюджвання хвалі, ўласціва ўласцівасць станавіцца крыніцай другасных хваляў, змог растлумачыць прынцып Гюйгенса закон адлюстравання святла і іншыя з'явы, раней апісваныя тэорыяй Ньютана. Але ніяк не паддавалася тлумачэнню прынцыпамі новай тэорыі паняцце дыфракцыі, ды і прыхільнікаў ньютоновской поглядаў аказалася так шмат, што спрэчкі аб сапраўднай прыродзе святла зацягнуліся на сто гадоў.

Тлумачэнне паняцця "дыфракцыя святла" прынцып Гюйгенса-Фрэнэля дае шляхам вызначэння яе залежнасці ад даўжыні хвалі. Гук за сцяной мы чуем, святло ж перашкода ня абгінае, а дае цень. Але прынцыпы Гюйгенса-Фрэнэля гэтым прыкладам ніяк не абвяргаюцца. Дыфракцыя ўласцівая і светлавым хвалях, але яна гэтак непрыкметная з-за нязначная велічыні даўжыні светлавой хвалі, што зафіксаваць яе было проста немагчыма, і толькі Фрэнэля змог апісаць гэта з'ява, ён таксама змог вылічыць даўжыню светлавой хвалі, якая складае полмикрона (палову тысячнай міліметра) .

Зрабіўшы істотны ўклад у развіццё і доказ праўдзівасці хвалевай тэорыі святла ў дзевятнаццатым стагоддзі, Фрэнэля па праве лічыцца адным з яе заснавальнікаў. Яго імя ўвайшло ў гісторыю сусветнай навукі, а асновы тэорыі, закладзенай у сямнаццатым стагоддзі Гюйгенсом, прынята называць "прынцыпы Гюйгенса-Фрэнэля".

Калі сцісла падводзіць вынік, то перавагі хвалевай тэорыі святла Гюйгенса заключаюцца ў тлумачэнні многіх з'яў, якім ньютоновской версія прыроды святла тлумачэння не дае. Накладанне светлавых хваляў прыводзіць да з'явы інтэрферэнцыі, прыцемненыя ўчасткі ў выглядзе кольцаў Ньютана сам вялікі навуковец не змог растлумачыць. Бо па яго тэорыі накладанне светлавых патокаў павінна было суправаджацца павелічэннем іх сілы. А праява дыфракцыі ў светлавой хвалі змог пацвердзіць сваімі досведамі Фрэнэля, чым цалкам развеяў сумневы ў хвалевай прыродзе святла.

Новы погляд на ўласцівасці светлавога прамяня, у аснову якога ляглі прынцыпы Гюйгенса-Фрэнэля, даў штуршок развіццю навукова-тэхнічнай думкі. У выніку мы сталі сведкамі з'яўлення такога вынаходкі як лазер (60-я гады 20 ст.), Які стаў магутным інструментаў у руках навукоўцаў, медыкаў, тэхнолагаў. Фатографы атрымалі магчымасць ствараць свае шэдэўры, выкарыстоўваючы святлафільтры, астраномы могуць вывучаць склад далёкіх зорак на адлегласці, і яшчэ шмат іншых абласцей чалавечай жыццядзейнасці ўзбагацілася са з'яўленнем новых поглядаў на прыроду звычайнага светлавога прамяня.