干涉。科学发现的历史和本质

免费技术库

最重要的科学发现
免费图书馆 / 目录 / 最重要的科学发现

干涉。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

目录 / 最重要的科学发现

文章评论

在远古时代，观察光的行为，他们认为两道光束，相交，继续各自走自己的路，就好像什么都没发生过一样。这样的观察加强了对光的非物质性和非物质性的信念。但这真的会发生吗？

牛顿他是第一个建立实验来观察相互作用的人，或者，正如眼镜商所说，光线相互干涉。

他通过在平板玻璃板上放置一个薄透镜（凸面朝下）创建了一个楔形气隙。

然后科学家照亮了缝隙，首先用白光，然后依次用其他主要颜色的光线。牛顿指出，从空气楔的玻璃边界反射的光线显然是相互影响的。当用白光照射时，间隙中会出现交替的颜色和虹彩环。当彩色光线穿过之前借助棱镜获得的缝隙时，会出现明暗环。

牛顿在没有他惯常的详细结论的情况下离开了这些实验。显然，这位科学家认为有一些隐藏的现象需要他无法进行的额外研究。

直到 XNUMX 世纪，荣格和菲涅耳两位杰出的研究人员才开始走向科学，并“完成”了牛顿奠定的经典光学的构建。

托马斯·杨（Thomas Young，1773-1829 年），多才多艺的科学家，职业医生，兴趣广泛的人 - 体操运动员和音乐家，也被称为埃及古物学家。有一个有趣的故事与他有关。十四岁那年，托马斯被要求用英语重复几个短语，看他是否能写得很好。这个年轻人在测试室里呆的时间比平时长。 Thomas Young 的新老师准备嘲笑他的无能。然而，当学生递给他一张纸时，给定的短语不仅被重写，而且还被翻译成九种（！）不同的语言。

在他关于光学的第一部著作中，荣格表明人眼的晶状体是一个曲率可变的晶状体。特殊的肌肉拉伸和压缩晶状体，让您在视网膜上获得远处和近处物体的清晰图像。

荣格进行这种视光医学检查时只有 XNUMX 岁。皇家学会立即选举他为会员。

在荣格的批判头脑中，牛顿的理论似乎完全不能令人满意。尤其不能接受的是，他考虑到光粒子的速度是恒定的，无论它们是由像闷烧的余烬这样微小的源头，还是像太阳这样的巨大源头发出的。最重要的是，牛顿的“攻击”理论在他看来是不清楚和不充分的，牛顿试图借助它来解释薄板的着色。在再现这一现象并对其进行反思之后，荣格提出了一个绝妙的想法，即把这种现象解释为从薄板第一表面反射的光与透射到板中的光、从第二表面反射和然后通过第一个退出。这种叠加可能导致入射单色光的减弱或增强。

尚不清楚荣格是如何提出叠加的想法的。这很可能是由于对声音节拍的研究而发生的，其中耳朵感知的声音会周期性地增加和减少。尽管如此，在 1801 年至 1803 年提交给皇家学会的四篇论文中，几年后，荣格于 1807 年在伦敦出版的总结著作《自然哲学和机械艺术讲座课程》中结合起来，给出了结果他的理论和实验研究。他多次引用牛顿《原理》第三本书的第 XXIV 句，其中哈雷在菲律宾群岛观察到的异常潮汐被牛顿解释为波浪叠加的结果。从这个特殊的例子中，荣格介绍了干扰的一般原理。

“想象一系列相同的波浪以一定的恒定速度穿过湖面，进入通向湖口的狭窄通道。进一步想象，由于其他类似原因，另一系列相同大小的波浪兴奋，与第一个波系统同时以相同的速度到达同一通道。这两个系统都不会干扰另一个系统，但它们的动作会加起来：如果它们以这样一种方式接近通道，即一个系统的波与另一个系统的顶点重合，然后它们一起形成一个更大的波的集合，但是如果一个系统的波的顶部位于另一个系统的故障位置，那么它们将恰好充满这些故障和通道中的水面将保持均匀的光；而这种叠加我称之为光干涉的一般规律。

为了获得干涉，两束光束必须来自同一个光源（使它们具有完全相同的周期），经过不同的路径后，它们必须落入同一点，并且在那里几乎平行。

因此，Jung 继续说，当两个相同来源的光沿着不同的路径进入眼睛时，几乎相同的方向，光束获得最大强度，前提是光线路径的差异等于一定的长度，并且在中间情况下具有最小强度。对于不同颜色的光，这个特征长度是不同的。

1802 年，荣格加强了他对“带两个孔”的经典实验的干扰原理，这可能受到格里马尔迪类似实验的影响，然而，由于所用装置的特殊性，并未发现干扰。

杨的经历是众所周知的：在透明的屏幕上，用针尖刺出两个相距很近的孔，阳光从窗户上的一个小孔照射进来。在不透明屏幕后面形成的两个光锥，由于衍射而扩大，部分重叠，并且在重叠部分，而不是均匀地增加照明，形成一系列交替的暗带和亮带。如果一个孔是封闭的，那么条纹就会消失，而只有另一个孔的衍射环会出现。当两个孔直接被阳光或人造光源照亮时（如在格里马尔迪的实验中），这些带也会消失。荣格援引波动理论非常简单地解释了这一现象。科学家说，在那里获得了暗带，通过一个洞的波浪的倾角叠加在通过另一个洞的波浪的波峰上，这样它们的影响就会相互抵消。在通过两个孔的两个波峰或两个波谷加起来的地方获得了轻轮辋。这种经验使荣格能够测量各种颜色的波长：他获得了 0,7 微米的红光波长和 0,42 微米的极紫光波长。这是物理学史上对光波长的首次测量，其惊人的准确性值得关注。

从他的干涉原理，荣格推导出了许多不同的结果。他考虑了对薄层着色的现象。这位科学家对它们进行了最细微的解释。荣格推导出了牛顿发现的经验定律，并考虑到给定颜色的光的频率是恒定的，解释了牛顿实验中当用水代替透镜之间的气隙通过降低速度折射性更强的介质中的光。

有趣的是，荣格拥有“物理光学”一词，该术语用于指对“……光源、其传播速度、其中断和衰减、其分裂成不同颜色、光的影响”的研究。不同的大气密度，与光有关的气象现象，某些物质与光有关的特殊性质。

杨的工作代表了自牛顿时代以来对光学现象理论最重要的贡献，当时的物理学家不信任他们，甚至在英国受到了无礼的嘲笑。这部分是由于荣格试图将干涉原理应用到明显不干涉的现象上，部分是由于表达的模糊性，现在仍然可以感觉到，而且在当时一定更加感觉到了，部分，正如荣格后来指责的那样拉普拉斯，荣格有时对不够严谨、有时是肤浅的实验感到满意。

道路工程师奥古斯丁·菲涅尔（Augustin Fresnel，1788-1827），比较晚才开始对科学产生兴趣，也是从光作为以太的波动运动的思想出发的。

菲涅尔的“好天才”弗朗索瓦·阿拉戈院士及时发现了这位科学家的杰出才能，并帮助了他一生，但他在回忆录中写道：“奥古斯丁·菲涅尔学习速度太慢，八年来他几乎看不懂……他从不觉得有学习语言的倾向，不喜欢仅仅基于记忆的知识，并且记住了清楚且令人信服地证明的东西。

起初，菲涅尔在农村荒野工作。他不知道荣格的实验，所以他重复了一遍。菲涅尔解释了光在类似于荣格的障碍物周围弯曲的解释。

后来，已经在巴黎工作的菲涅耳收到了准确描述发生在两种不同光学介质边界处的光学过程的数学方程。

各种菲涅尔公式在光学工作中被如此频繁地使用，它们无疑占据了该指标的首位。

为了创建干涉图案，菲涅耳建议使用两个相互成小角度的镜子将阳光直接照射到屏幕上。

著名科学家、许多大学物理学教科书的作者罗伯特·波尔建议广大观众通过将光引导到薄云母板上来产生干涉。板反射的光照射到大屏幕上，干涉条纹清晰可见。

干涉现象广泛用于称为干涉仪的设备中。

干涉仪可用于多种用途，例如控制金属表面的清洁度。

作者：萨明 D.K.

我们推荐有趣的文章 部分最重要的科学发现:

▪ 节能法

▪ 代数基础

▪ 染色体遗传理论

查看其他文章 部分最重要的科学发现.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

红磷增加锂电池容量 01.08.2020

阿贡国家实验室的科学家们在制造容量更大的锂离子电池方面取得了进展。新的发展有望将阳极材料的能量容量提高十倍，并导致电池容量比现在更大。

现代锂离子电池使用石墨阳极。它是一种电池稳定的材料。即使在 1000 次充电和放电循环后，它也不会破裂，尽管每次这样的循环都伴随着石墨阳极被锂饱和并随后返回。一切都会好的，只有石墨的能量容量相对较低。

为了逐步提高锂离子电池的容量，需要新的负极材料。两种最有前途的材料被认为是这样的材料——硅和磷。它们中的每一个的理论能量容量至少是石墨的 10 倍。硅阳极似乎不再是一个幻想，甚至承诺不迟于五年内进入商业产品。但阿贡国家实验室的研究人员不相信这种材料。

科学家们首先使用黑磷颗粒和红磷颗粒制造了复合阳极。磷颗粒被粉碎至微米大小，然后与相同大小的碳颗粒结合。所得材料的库仑效率超过 90%，为复合阳极的商业化生产铺平了道路。

其他有趣的新闻：

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 我不会死，但我会活着，因为我播下了这个词的种子。流行表达

▪ 文章地球上最小的掠食者有多大？详细解答

▪ 物品装卸、移动和储存材料。劳动保护标准说明

▪ 文章风能的积累。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章一次预见（几个技巧）。焦点秘密

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论