Після цього ньютон прийшов до висновку, що біле світло розкладається на кольорові промені, які

Після цього Ньютон прийшов до висновку, що біле світло розкладається на кольорові промені, які є простими і призмою не розкладаються. Для кожного кольору показник заломлення має своє певне значення. Відкриття дисперсії підтверджувало, на думку Ньютона, корпускулярну теорію світла.

Дисперсією світла називається явище залежності швидкості світла від довжини хвилі або частоти. при

проходженні через призму білого світла на екрані, встановленому за призмою, спостерігається райдужна смуга, що складається з семи монохроматичних складових і їх півтонів. Ця смуга називається дисперсійним спектром. Цей спектр умовно ділиться на сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Зміна кольору відбувається безперервно, причому суміш всіх семи кольорів дає білий колір. Якщо з повного спектру виключити один з кольорів, то комбінація залишилися квітів дає кольору, які називаються додатковими.

Пояснюється розкладання білого світла тим, що біле світло складається з електромагнітних хвиль з різною довжиною хвилі і показник заломлення світла залежить від його довжини хвилі. Найбільше значення він має для світла з найкоротшою довжиною хвилі - фіолетового світла. Найменшим показником заломлення має самий довгохвильовий світло - червоний. Абсолютний показник заломлення світла визначається відношенням швидкості світла С у вакуумі до швидкості світла V в середовищі:

Дослідження показали, що в вакуумі швидкість світла однакова для світла з будь-якою довжиною хвилі. Таким чином, розкладання світла в скляній призмі обумовлено залежністю швидкості поширення світла в середовищі від довжини світлової хвилі.

Для того щоб запам'ятати чергування кольорів у спектрі, зазвичай пропонують запам'ятати наступну фразу: «Кожен Мисливець Бажає Знати Де Ховається Фазан», де великі літери кожного слова є першими буквами в назві відповідного кольору - червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий.

Корпускулярна теорія, як уже вказувалося, не в змозі була пояснити явище інтерференції і дифракції світла. Тоді Ньютон сам зайнявся дослідженням інтерференції. Він взяв лінзу, поклав її на скляну пластинку і поспостерігав темні і світлі кільця, які видно при висвітленні лінзи і пластинки монохроматическим світлом. Це були так звані кільця Ньютона.

В кінці XVIII столітті англійський учений Томас Юнг (1773-1829) прийшов до висновку, що кільця Ньютона можна пояснити з точки зору хвильової теорії світла, спираючись на принцип інтерференції. Саме він вперше і ввів назву «інтерференція» (від латинських слів «inter» - «взаємно» і «ferio» - «вдаряю»).

На думку Юнга, кільця Ньютона у відбитому світлі виникають в результаті інтерференції двох променів світла, відбитих від верхньої і нижньої поверхонь повітряного прошарку, утвореної лінзою і скляною пластинкою. Від товщини цього прошарку буде залежати різниця ходу між зазначеними променями. Зокрема, вони можуть посилювати або гасити один одного. У першому випадку ми бачимо світле кільце, у другому - темне. Якщо світло, що висвітлює установку, білий, то будуть спостерігатися кольорові кільця. По розташуванню кілець для різних кольорів можна підрахувати довжину хвилі відповідних кольорових променів. Юнг проробив цей розрахунок і визначив довжину хвилі для різних ділянок спектра.

Істотний вплив на розвиток хвильової теорії надав французький інженер Огюстен Френель (1788-1827). Він пояснив прямолінійним поширенню світла, показавши, що промені, поляризовані перпендикулярно один до одного, що не інтерферують. У дослідах по дифракції світла він встановив, що дифракційні смуги з'являються внаслідок інтерференції променів. Принцип інтерференції дозволив Френеля закони відбиття і заломлення пояснити взаємним погашенням світлових коливань у всіх напрямках, за винятком тих, які задовольняють закону відображення. Йому вдалося експериментально довести, що світлові промені можуть впливати один на одного, послаблюватися і навіть майже повністю погашатися у випадках приголосних коливань, що і дозволило йому дати пояснення явищу дифракції. Основна увага Френель приділяв дослідам по дифракції світла, для якої розробив спеціальну теорію. Ця теорія ґрунтувалася на вдосконаленому принципі Гюйгенса, який ми вже розглядали вище як принцип Гюйгенса - Френеля. Використовуючи цей принцип, Френель досліджував різні випадки дифракції та розрахував розташування смуг для цих випадків.

У XVII столітті велику увагу приділялося вивченню явища подвійного променезаломлення. Датський фізик Бартолін спостерігав, що коли на кристал ісландського шпату падає промінь світла, то він при ламанні роздвоюється. Якщо дивитися на точкове джерело світла через цей кристал, то можна побачити не один, а два таких джерела. Це явище залежить від орієнтації кристала щодо променя. У кристалі є напрям, за яким роздвоювання променя не відбувається. Цей напрямок називається оптичною віссю кристала.

Досліджуючи явище подвійного променезаломлення на початку XIX століття, французький інженер Малюс виявив, що якщо дивитися через кристал ісландського шпату на зображення сонця в склі, то при одних положеннях цього кристала видно два сонця, а при певному положенні скла і кристала одне із зображень пропадає, навіть якщо світлові промені спрямовані не вздовж оптичної осі. Так було відкрито явище поляризації світла.

Інтенсивність світлового пучка, що проходить через деякі прозорі кристали, залежить від взаємної орієнтації двох кристалів. При однаковій орієнтації кристалів світло проходить через другий кристал без ослаблення. Якщо ж другий кристал повернений на 90 ° від початкового положення, то світло через нього не проходить. При проходженні через перший кристал відбувається поляризація світла, тобто кристал пропускає тільки такі хвилі, в яких коливання вектора Е напруженості електричного поля відбуваються в одній площині. Ця площина називається площиною поляризації. Якщо площину, в якій пропускаються коливання другим кристалом, збігається з площиною поляризації, поляризоване світло проходить через другий кристал без ослаблення. При повороті кристала на 90 ° поляризоване світло не проходить через кристал.

Аналізуючи явища поляризації та подвійного променезаломлення, Юнг і Френель зробили висновок про поперечности світлових хвиль. За допомогою цієї гіпотези Френель досліджував зазначені явища і розробив теорію проходження поперечних хвиль через двоякопреломляющіе тіло. Нові дослідження інтерференції і дифракції світла, зокрема винахід дифракційної решітки, все більше і більше підтверджували хвильову теорію світла. До 40-х років XIX століття ця теорія стала загальновизнаною.

Одним з найбільш важких для хвильової теорії світла було питання про те, що ж коливається при поширенні світлових хвиль, в якому середовищі вони поширюються.

На питання про природу світла і механізмі його поширення давала відповідь гіпотеза Максвелла. На підставі збігу експериментально виміряного значення швидкості світла у вакуумі зі значенням швидкості поширення електромагнітних хвиль Максвелл висловив припущення, що світло - це електромагнітні хвилі. Його гіпотеза підтверджується багатьма експериментальними фактами. Уявленням електромагнітної теорії світла повністю відповідають експериментально відкриті закони відображення і заломлення світла, явища інтерференції, дифракції і поляризація світла.