EVOLUŢIA CONCEPŢIILOR DESPRE NATURA LUMINII

19:09 0 Comments

Primele concepţii despre natura luminii au apărut în Antichitate. în secolul VI î.Hr., Pitagora şi discipolii săi considerau că din ochii omului porneşte o emanaţie invizibilă care „pipăie” obiectul cercetat, astfel acesta fiind văzut. Democrit (sec. IV î.Hr.) însă considera că senzaţia vizuală este determinată de acţiunea atomilor emişi de corpurile luminoase care nimeresc pe retina ochiului. Aristotel în sec. IV î.Hr. susţinea că lumina reprezintă nişte raze, numite „raze vizuale”, care ies din ochi. Abia spre sfîrşitul sec. al XVII-lea s-au conturat două concepţii referitoare la natura luminii, determinate, în mare măsură, de realizările în studiul legilor mecanicii: corpuscu- lară, elaborată de către Newton, şi ondulatorie, formulată de către Huygens.
Concepţia corpusculară are la bază proprietatea de propagare rectilinie a luminii în mediile omogene, stabilită experimental. Conform acesteia, lumina reprezintă un flux de particule (corpusculi
4. Ce se numeşte radiolocaţie şi, ce reprezintă radarul?
5. Cum se determină distanţa pînă la un obiect cu ajutorul radarului?
6. Unde sînt folosite radarele? Ce reprezintă radioastro- nomia?
de lumină), emise sau reflectate de corpuri care se propagă de-a lungul unor linii drepte cu o viteză enormă conform legilor mecanicii clasice. Se presupunea că există corpusculi de lumină de dimensiuni şi mase diferite. Cei mai mari erau atribuiţi luminii de culoare roşu-închis, iar cei mai mici - luminii de culoare violetă. Lumina solară era considerată de către Newton un amestec de corpusculi diferiţi. La interfaţa dintre două medii diverse corpusculii se refractau cu atît mai mult, cu cît masa şi dimensiunile lor erau mai mici.
Teoria despre natura ondulatorie a luminii a fost emisă de contemporanul lui Newton, fizicianul olandez Huygens, potrivit căruia, lumina reprezintă un proces ondulatoriu, ce se desfăşoară într-un mediu ipotetic elastic, numit eter, care umple tot spaţiul şi pătrunde în interiorul tuturor corpurilor. Deşi Huygens trata lumina drept o undă luminoasă, nu a observat caracterul de periodicitate a acesteia şi nu a ţinut seama de lungimea de undă, considerînd că lumina se propagă rectiliniu chiar şi la trecerea prin orificii foarte mici, adică nu a luat în seamă fenomenul de difracţie.
52
Succesele remarcabile obţinute în mecanică au determinat conţinutul mecanicist al celor două concepţii asupra naturii luminii. Deşi ambele teorii erau contradictorii, niciuna dintre ele nu o excludea pe cealaltă şi doar datorită autorităţii enorme a lui Newton în lumea ştiinţifică, s-a dat prioritate teoriei corpusculare, care a dominat pe parcursul secolului al XVIII-lea.
La începutul secolului al XlX-lea s-a intensificat disputa referitoare la concepţiile corpusculară şi ondulatorie. Cercetările efectuate de Th. Young (1773-1829) şi A. Fresnel (1788-1827) au exclus definitiv concepţia corpusculară, punînd bazele opticii ondulatorii.
în a doua jumătate a secolului al XlX-lea, ilustrul fizician englez James Clerk Maxwell a demonstrat teoretic existenţa undelor electromagnetice şi a formulat o concluzie foarte importantă:
lumina are natură electromagnetică, adică se propagă în spaţiu sub forma de unde electromagnetice.
Conform teoriei electromagnetice, undele de lumină sînt unde electromagnetice cu lungimi de undă (frecvenţe) cuprinse într-un domeniu foarte îngust - de la 7,8 • 10 7 m (4 • 1014 Hz), pentru lumina roşie, pînă la 3,9 • 10“7 m (7,7 • 1014 Hz), pentru lumina violetă -, numit domeniu vizibil. într-o accepţie mai vastă optica studiază şi radiaţiile electromagnetice cu lungimi de undă (frecvenţe) învecinate domeniului vizibil. Radiaţiile cuprinse aproximativ între 7,8 • 10 ' m (4 • IO14 Hz) şi IO'3 m (3 ■ 1011 Hz) constituie domeniul inffaroşu, iar între 3,9 • IO-7 m (7,7 • IO14 Hz) şi 6 • IO-10 m (5 • 1017 Hz) - domeniul ultraviolet.
Teoria electromagnetică a luminii, elaborată de Maxwell, a fost confirmată experimental de fizicianul german H. Hertz în anii 1887-1888, care a demonstrat existenţa undelor electromagnetice. De asemenea, au fost confirmate şi alte concluzii, ce rezultă din teoria lui Maxwell. De exemplu, fizicianul rus P. Lebedev în anul 1899 a demonstrat experimental existenţa presiunii exercitate de lumină asupra corpurilor pe care cade.
Verificaţi-vă cunoştinţele
1. Ce concepţii aveau grecii antici despre natura luminii?
2. Ce reprezintă lumina conform concepţiei lui Newton?
3. Cum este tratată lumina după concepţia ondulatorie a lui Huygens?
4. Ce concluzie a formulat Maxwell despre natura luminii?
3.7. INTERFERENŢA LUMINII
La propagarea luminii sub formă de unde electromagnetice, în anumite condiţii, la suprapunerea lor se produc fenomene specifice mişcării ondulatorii, asemenea interferenţei şi difracţiei undelor elastice, studiate în clasa a X-a. Să analizăm fenomenul de interferenţă a luminii, amintindu-ne, mai întîi, condiţiile în care se produce acesta în cazul undelor mecanice (Fizică, cl. a X-a).
Şi Să ne amintim____________________________________
I Undele caracterizate de aceeaşi frecvenţă şi diferenţa de fază constantă în timp sînt numite unde coerente.
5. Care sînt intervalele lungimilor de undă şi ale frecvenţelor în domeniile vizibil, infraroşu şi ultraviolet?
6. Ce experimente au confirmat teoria electromagnetică a lui Maxwell?