Корпускуля́рна тео́рія сві́тла (також емісі́йна тео́рія) — теорія про природу світла, яку в XVII столітті обґрунтували П'єр Ґассенді та Ісаак Ньютон. Згідно з нею, світло складається з дрібних частинок («корпускул»), випромінюваних світними тілами. Вони рухаються по прямій лінії зі скінченною швидкістю, мають масу та імпульс. На противагу корпускулярній теорії, обговорювалося також альтернативне уявлення Рене Декарта та Роберта Гука: світло є хвилями в ефірі.
Корпускулярна теорія добре узгоджувалась із законами геометричної оптики, проте інші оптичні явища, відкриті в тому ж XVII столітті (дифракція та інтерференція) поясненню з корпускулярних позицій піддавалися погано. Ньютон присвятив цим явищам другу і третю книгу своєї «Оптики» (1704), обмежившись побудовою їх математичної моделі, хоча все ж таки схилявся до корпускулярної теорії. У ХІХ столітті переміг хвильовий підхід. Однак на початку XX століття з'ясувалося, що світло має двоїсту природу і може, залежно від ситуації, виявляти як корпускулярні, так і хвильові властивості.
Історія
Перші гіпотези про природу світла
Розвиток геометричної оптики наштовхував учених давнини на думку, що світні тіла випускають світло у вигляді деякої променистої матерії (флюїду). Погляди піфагорійців та Емпедокла (V століття до н. е.) були близькими до емісійної теорії. Зокрема, Платон і Евклід вважали джерелом зору світловий флюїд, що виходить з ока і зливається зі сонячним світлом. Атомісти Епікур і Лукрецій Кар також вважали, що світло є видом матерії. Арістотель критикував атомістів, проте ясної власної теорії не висунув. Твори античних авторів з оптики (зокрема Клавдія Птолемея та Герона) містять більше геометрії, ніж фізики.
Арабський натурфілософ Ібн аль-Хайсам (XI століття) відкинув теорію, що око випромінює власні промені, і правильно пояснив механізм зору. Англійський учений Роджер Бекон (XIII століття) першим висловив думку, що світло — це не потік якихось частинок, а «поширення руху», тим самим давши перший натяк на хвильову теорію світла.
Ґассенді
Ядром філософії П'єра Ґассенді є його теорія атомістичної матерії. У своїй роботі Syntagma Philosophicum («Філософський трактат»), опублікованій посмертно 1658 року, він спробував пояснити природні явища, включно зі світлом, у термінах атомів та порожнечі. Ґассенді вважав, що атоми рухаються в порожньому просторі, що суперечить арістотелівській думці про те, що Всесвіт повністю заповнений матерією.
Ґассенді стверджував, що світло — це потік частинок, які належать до різних типів (наприклад, кольорів). У його оптиці атомістична теорія світла протистоїть поглядам Декарта на світло як хвильовий рух. Для Ґассенді світло — це властивість, яку переносять певні атоми (лат. atomi lucificae), ідентичні атомам тепла. Вони мають тенденцію рухатися з надзвичайно високою швидкістю, тому що на їхньому шляху зазвичай менше перешкод, ніж у більшості інших атомів.
Ньютон
Приблизно через півстоліття після Ґассенді Ісаак Ньютон використовував чинні корпускулярні теорії для розробки своєї теорії частинок світла.Судячи зі збережених записів, на початку своєї наукової діяльності Ньютон схилявся до хвильової теорії світла. 1672 року він стверджував, наприклад, що колір пов'язаний із частотою хвиль світла:
Найбільші коливання ефіру дають відчуття червоного кольору, найменші та найкоротші — фіолетового, а проміжні — проміжних кольорів.Оригінальний текст (рос.)Наибольшие колебания эфира дают ощущение красного цвета, наименьшие и наиболее короткие — фиолетового, а промежуточные — промежуточных цветов.
Однак пізніше Ньютон змінив свою позицію і перетворився на рішучого супротивника хвильової теорії. Причину цього він сформулював у своєму трактаті «Оптика» (питання 28): несумісність прямолінійного поширення світла з його хвильовим характером. Ньютон дійшов висновку, що геометричні властивості відбиття і заломлення світла можна пояснити, тільки якщо світло складається з частинок-корпускул. Зважаючи на все, Ньютон не усвідомлював, що явище дифракції якраз і доводить непрямолінійність поширення світла (парадоксально, але навіть Гук і Гюйгенс, прихильники хвильової теорії, цього не зрозуміли).
Подальший розвиток
Корпускулярна теорія, яку розвинув Ньютон, переважала у фізиці понад 100 років, частково через великий престиж Ньютона. На початку XIX століття, коли корпускулярна теорія не змогла адекватно пояснити дифракцію, інтерференцію та поляризацію світла, від неї відмовилися на користь хвильової теорії Юнга — Френеля.
Певною мірою корпускулярна теорія світла відродилася у XX столітті, коли було виявлено явища, які за допомогою хвильової теорії пояснити не вдалося: тиск світла, фотоефект, комптон-ефект і закони теплового випромінювання. Нині світло розглядають як хвилю та потік частинок одночасно. Частинки світла отримали спеціальну назву: Макс Планк назвав їх світловими квантами (1900), а Гілберт Льюїс — фотонами (1926). Обидві ці назви використовують досі.
Див. також
- «Оптика» Ісаака Ньютона
- Швидкість гравітації
- Філософія фізики
Примітки
- Развитие представлений о природе света. microsystemy.ru (рос.). «ООО Микросистемы». 6 лютого 2017. оригіналу за 21 липня 2021. Процитовано 21 липня 2021.
- Спасский Б. И., 1977, Том I, стр. 123—125.
- История физики, XIX—XX века, 2011, с. 184—202.
- Кудрявцев П. С., 1974, с. 63—65 (том 1().
- Льоцци, 1970, с. 21—23.
- Льоцци, 1970, с. 28—34.
- Plato.stanford.edu [ 2017-07-08 у Wayback Machine.] Стэнфордская энциклопедия философии: Пьер Гассенди. Фишер, Сол. 2009 год.
- virginia.edu [ 2019-02-14 у Wayback Machine.] — Теория частиц света Ньютона. Конспект лекций. Линдгрен, Ричард А. Профессор-исследователь физики. Университет Вирджинии, факультет физики.
- Льоцци, 1970, с. 148.
- Аспе, Ален (листопад 2017). От волн Гюйгенса до фотонов Эйнштейна: Странный свет. Физические отчёты. 18 (9–10): 498—503. Bibcode:2017CRPhy..18..498A. doi:10.1016/j.crhy.2017.11.005.
Література
- [ru]. Всесвітня історія фізики. З найдавніших часів до кінця XVIII століття = Всемирная история физики. С древнейших времён до конца XVIII века. — Изд. 3-е. — М. : ЛКИ, 2010. — 352 с. — .
- Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. С начала XIX до середины XX века. — Изд. 3-е. — М. : ЛКИ, 2011. — 317 с. — .
- [ru]. Курс історії фізики = Курс истории физики. — М. : Просвещение, 1974.
- Льоцци М. История физики. — М. : Мир, 1970. — 464 с.
- [ru]. Історія фізики, у двох томах = История физики, в двух томах. — Изд. 2-е. — М. : Высшая школа, 1977.
- Ягафарова З. А., Саиткулов Д. З., Исмагилов А. Р. Корпускулярная теория света / О.В. Ахметова // Физика конденсированного состояния и её приложения : сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции. — Уфа : Башкирский государственный университет, 2018. — 28 червня. — С. 202—206.
Посилання
- Спостереження квантової поведінки світла в лабораторії бакалаврату Дж. Дж. Торн та ін.: Американський фізичний журнал 72, 1210—1219 (2004). (англ.)
- П'єр Ґассенді. Фішер, Сол. 2009 рік, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
- Ісаак Ньютон. Сміт, Джордж. 2007, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
- Роберт Бойль. Макінтош, Дж. Дж. 2010, Стенфордська філософська енциклопедія. (англ.)
- YouTube відео. Фізика — корпускулярна теорія світла Ньютона — Наука. Завантажено 5 січня 2013 року. (англ.)
- Критика теорії світла та кольору Ньютона Роберта Гука (1672) Роберт Гук. Томас Берч, Історія Королівського товариства, т. 3 (Лондон: 1757), с. 10-15. Проєкт Ньютон, Університет Сассекс. (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Korpuskulya rna teo riya svi tla takozh emisi jna teo riya teoriya pro prirodu svitla yaku v XVII stolitti obgruntuvali P yer Gassendi ta Isaak Nyuton Zgidno z neyu svitlo skladayetsya z dribnih chastinok korpuskul viprominyuvanih svitnimi tilami Voni ruhayutsya po pryamij liniyi zi skinchennoyu shvidkistyu mayut masu ta impuls Na protivagu korpuskulyarnij teoriyi obgovoryuvalosya takozh alternativne uyavlennya Rene Dekarta ta Roberta Guka svitlo ye hvilyami v efiri Korpuskulyarna teoriya dobre uzgodzhuvalas iz zakonami geometrichnoyi optiki prote inshi optichni yavisha vidkriti v tomu zh XVII stolitti difrakciya ta interferenciya poyasnennyu z korpuskulyarnih pozicij piddavalisya pogano Nyuton prisvyativ cim yavisham drugu i tretyu knigu svoyeyi Optiki 1704 obmezhivshis pobudovoyu yih matematichnoyi modeli hocha vse zh taki shilyavsya do korpuskulyarnoyi teoriyi U HIH stolitti peremig hvilovij pidhid Odnak na pochatku XX stolittya z yasuvalosya sho svitlo maye dvoyistu prirodu i mozhe zalezhno vid situaciyi viyavlyati yak korpuskulyarni tak i hvilovi vlastivosti IstoriyaPershi gipotezi pro prirodu svitla Rozvitok geometrichnoyi optiki nashtovhuvav uchenih davnini na dumku sho svitni tila vipuskayut svitlo u viglyadi deyakoyi promenistoyi materiyi flyuyidu Poglyadi pifagorijciv ta Empedokla V stolittya do n e buli blizkimi do emisijnoyi teoriyi Zokrema Platon i Evklid vvazhali dzherelom zoru svitlovij flyuyid sho vihodit z oka i zlivayetsya zi sonyachnim svitlom Atomisti Epikur i Lukrecij Kar takozh vvazhali sho svitlo ye vidom materiyi Aristotel kritikuvav atomistiv prote yasnoyi vlasnoyi teoriyi ne visunuv Tvori antichnih avtoriv z optiki zokrema Klavdiya Ptolemeya ta Gerona mistyat bilshe geometriyi nizh fiziki Arabskij naturfilosof Ibn al Hajsam XI stolittya vidkinuv teoriyu sho oko viprominyuye vlasni promeni i pravilno poyasniv mehanizm zoru Anglijskij uchenij Rodzher Bekon XIII stolittya pershim visloviv dumku sho svitlo ce ne potik yakihos chastinok a poshirennya ruhu tim samim davshi pershij natyak na hvilovu teoriyu svitla Gassendi Yadrom filosofiyi P yera Gassendi ye jogo teoriya atomistichnoyi materiyi U svoyij roboti Syntagma Philosophicum Filosofskij traktat opublikovanij posmertno 1658 roku vin sprobuvav poyasniti prirodni yavisha vklyuchno zi svitlom u terminah atomiv ta porozhnechi Gassendi vvazhav sho atomi ruhayutsya v porozhnomu prostori sho superechit aristotelivskij dumci pro te sho Vsesvit povnistyu zapovnenij materiyeyu Gassendi stverdzhuvav sho svitlo ce potik chastinok yaki nalezhat do riznih tipiv napriklad koloriv U jogo optici atomistichna teoriya svitla protistoyit poglyadam Dekarta na svitlo yak hvilovij ruh Dlya Gassendi svitlo ce vlastivist yaku perenosyat pevni atomi lat atomi lucificae identichni atomam tepla Voni mayut tendenciyu ruhatisya z nadzvichajno visokoyu shvidkistyu tomu sho na yihnomu shlyahu zazvichaj menshe pereshkod nizh u bilshosti inshih atomiv Nyuton Priblizno cherez pivstolittya pislya Gassendi Isaak Nyuton vikoristovuvav chinni korpuskulyarni teoriyi dlya rozrobki svoyeyi teoriyi chastinok svitla Sudyachi zi zberezhenih zapisiv na pochatku svoyeyi naukovoyi diyalnosti Nyuton shilyavsya do hvilovoyi teoriyi svitla 1672 roku vin stverdzhuvav napriklad sho kolir pov yazanij iz chastotoyu hvil svitla Najbilshi kolivannya efiru dayut vidchuttya chervonogo koloru najmenshi ta najkorotshi fioletovogo a promizhni promizhnih koloriv Originalnij tekst ros Naibolshie kolebaniya efira dayut oshushenie krasnogo cveta naimenshie i naibolee korotkie fioletovogo a promezhutochnye promezhutochnyh cvetov Odnak piznishe Nyuton zminiv svoyu poziciyu i peretvorivsya na rishuchogo suprotivnika hvilovoyi teoriyi Prichinu cogo vin sformulyuvav u svoyemu traktati Optika pitannya 28 nesumisnist pryamolinijnogo poshirennya svitla z jogo hvilovim harakterom Nyuton dijshov visnovku sho geometrichni vlastivosti vidbittya i zalomlennya svitla mozhna poyasniti tilki yaksho svitlo skladayetsya z chastinok korpuskul Zvazhayuchi na vse Nyuton ne usvidomlyuvav sho yavishe difrakciyi yakraz i dovodit nepryamolinijnist poshirennya svitla paradoksalno ale navit Guk i Gyujgens prihilniki hvilovoyi teoriyi cogo ne zrozumili Podalshij rozvitok Korpuskulyarna teoriya yaku rozvinuv Nyuton perevazhala u fizici ponad 100 rokiv chastkovo cherez velikij prestizh Nyutona Na pochatku XIX stolittya koli korpuskulyarna teoriya ne zmogla adekvatno poyasniti difrakciyu interferenciyu ta polyarizaciyu svitla vid neyi vidmovilisya na korist hvilovoyi teoriyi Yunga Frenelya Pevnoyu miroyu korpuskulyarna teoriya svitla vidrodilasya u XX stolitti koli bulo viyavleno yavisha yaki za dopomogoyu hvilovoyi teoriyi poyasniti ne vdalosya tisk svitla fotoefekt kompton efekt i zakoni teplovogo viprominyuvannya Nini svitlo rozglyadayut yak hvilyu ta potik chastinok odnochasno Chastinki svitla otrimali specialnu nazvu Maks Plank nazvav yih svitlovimi kvantami 1900 a Gilbert Lyuyis fotonami 1926 Obidvi ci nazvi vikoristovuyut dosi Div takozh Optika Isaaka Nyutona Shvidkist gravitaciyi Filosofiya fizikiPrimitkiRazvitie predstavlenij o prirode sveta microsystemy ru ros OOO Mikrosistemy 6 lyutogo 2017 originalu za 21 lipnya 2021 Procitovano 21 lipnya 2021 Spasskij B I 1977 Tom I str 123 125 Istoriya fiziki XIX XX veka 2011 s 184 202 Kudryavcev P S 1974 s 63 65 tom 1 Locci 1970 s 21 23 Locci 1970 s 28 34 Plato stanford edu 2017 07 08 u Wayback Machine Stenfordskaya enciklopediya filosofii Per Gassendi Fisher Sol 2009 god virginia edu 2019 02 14 u Wayback Machine Teoriya chastic sveta Nyutona Konspekt lekcij Lindgren Richard A Professor issledovatel fiziki Universitet Virdzhinii fakultet fiziki Locci 1970 s 148 Aspe Alen listopad 2017 Ot voln Gyujgensa do fotonov Ejnshtejna Strannyj svet Fizicheskie otchyoty 18 9 10 498 503 Bibcode 2017CRPhy 18 498A doi 10 1016 j crhy 2017 11 005 Literatura ru Vsesvitnya istoriya fiziki Z najdavnishih chasiv do kincya XVIII stolittya Vsemirnaya istoriya fiziki S drevnejshih vremyon do konca XVIII veka Izd 3 e M LKI 2010 352 s ISBN 978 5 382 01091 5 Dorfman Ya G Vsemirnaya istoriya fiziki S nachala XIX do serediny XX veka Izd 3 e M LKI 2011 317 s ISBN 978 5 382 01277 3 ru Kurs istoriyi fiziki Kurs istorii fiziki M Prosveshenie 1974 Locci M Istoriya fiziki M Mir 1970 464 s ru Istoriya fiziki u dvoh tomah Istoriya fiziki v dvuh tomah Izd 2 e M Vysshaya shkola 1977 Yagafarova Z A Saitkulov D Z Ismagilov A R Korpuskulyarnaya teoriya sveta O V Ahmetova Fizika kondensirovannogo sostoyaniya i eyo prilozheniya sbornik trudov Vserossijskoj nauchno prakticheskoj konferencii Ufa Bashkirskij gosudarstvennyj universitet 2018 28 chervnya S 202 206 PosilannyaSposterezhennya kvantovoyi povedinki svitla v laboratoriyi bakalavratu Dzh Dzh Torn ta in Amerikanskij fizichnij zhurnal 72 1210 1219 2004 angl P yer Gassendi Fisher Sol 2009 rik Stenfordska filosofska enciklopediya angl Isaak Nyuton Smit Dzhordzh 2007 Stenfordska filosofska enciklopediya angl Robert Bojl Makintosh Dzh Dzh 2010 Stenfordska filosofska enciklopediya angl YouTube video Fizika korpuskulyarna teoriya svitla Nyutona Nauka Zavantazheno 5 sichnya 2013 roku angl Kritika teoriyi svitla ta koloru Nyutona Roberta Guka 1672 Robert Guk Tomas Berch Istoriya Korolivskogo tovaristva t 3 London 1757 s 10 15 Proyekt Nyuton Universitet Sasseks angl