Сообщение на тему оптика ньютона

Обновлено: 02.07.2024


Рисунок 16. Спектральное разделение Ньютона

Интересно, что белый и черный цвета не были включены. Из опыта с призмой очевидно, что белый цвет включает в себя все остальные цвета и получается их смешением, а значит, не может быть равнозначно интегрирован в цветовой круг (изначально, белый был помещен Ньютоном в центр круга, но затем вынесен за его пределы в качестве фона, цвета самого листа бумаги).


Рисунок 17. Цветовой круг Ньютона


Рисунок 18. Цветовые круги Клода Буте

Эксперименты со спектральным составом светового луча, начатые Маркусом Марси (1648) и Франческо Гримальди (1650), в конце концов, воплотились в опыте Исаака Ньютона (1665) и продолжились в трудах Роберта Гука, исследовавшего преломление света на тонких фрагментах слюды и стеклянных пластинах. Гук считал, что неровная поверхность кусочков слюды позволяет световому лучу отражаться под разными углами и это влияет на его цвет. Но только с открытием фундаментальных законов дифракции света в трудах Томаса Юнга и Огюстена Френеля (в XIX веке), а так же с открытием принципа фотоэффекта Альбертом Эйнштейном, а так же в трудах Ричарда Феймана по квантовой электродинамике (в XX веке), явление спектрального разложения электромагнитных волн нашло свое объяснение.



«Первое издание Оптики, где изложены открытия Ньютона относительно света, появилась только в 1704 году; но уже с 1666 года Ньютон занимался этим вопросом, и в течение 1669, 1670 и 1671 года, он соединил свои опыты в одно целое и излагал и разлагал свое учение перед своими слушателями в кембриджской коллегии. В конце 1671 года, он сообщил Королевскому ученому обществу ученую записку, содержащую первую часть его работы над анализом света. В дополнение к этой записке была написана вторая, в ноябре 1672. 18 марта 1674 и 9 декабря 1695 он представил еще две, в которых он описывал свои опыты относительно различных оптических явлений, как-то: дифракции, цвета тонких пластинок, цветных колец и т.д. эти различные записки послужили основой Трактата оптики, который появился в 1704 году.

Главное оптическое открытие Ньютона, состоит в том, что белый свет, какой дает солнце, неоднороден, но состоит из простых лучей, различным образом окрашенных и с различной степенью преломимости, совокупность которых составляет солнечный спектр. Безсмертный физик пришел к этому заключению, заставляя пучек света падать на стеклянную призму, и принимая преломленный пучек на экран, помещенный в темной комнате. Он тогда увидел на экране удлиненное изображение солнца, в котором отчетливо различил семь главных цветов, расположенных в следующем неизменном порядке: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный. В сущности, солнечный спектр представляет безчисленное множество промежуточных оттенков; но они сливаются в семь главных цветов, которые суть цвета радуги.

Разложив белый свет, Ньютон легко составил его снова, при помощи различных опытов, из которых самый поразительный и простой известен под именем опыта диска Ньютона. Он состоит в том, что вращают очень быстро деревянный, или картонный круг, разделенный на известное число окрашенных секторов, таким образом, что они совокупностью представляют один, или несколько последовательных спектров. Когда такой диск приведен в коловращательное движение, то не замечаются отдельные света: диск кажется белым, вследствие одновременности впечатлений, производимых различными цветами на сетчатую оболочку глаза, которыя, комбинируясь, производят ощущение, следующее из их соединения, то есть белый цвет.

Корпускулярная теория света Ньютона (1704)предполагает, что свет состоит из материальных частиц, которые Исаак Ньютон назвал корпускулой. Эти частицы выбрасываются по прямой и с высокой скоростью разными источниками света (Солнцем, свечой и т. Д.)..

В физике свет определяется как часть поля излучения, называемого электромагнитным спектром. Вместо этого термин видимый свет зарезервирован для обозначения части электромагнитного спектра, которая может восприниматься человеческим глазом. Изучение света отвечает за оптику, одну из древнейших отраслей физики.


Таким образом они начали закладывать основы для современных теорий о свете. Английский ученый Исаак Ньютон был заинтересован в своих исследованиях, чтобы понять и объяснить явления, связанные со светом и цветами; плод его исследований сформулировал корпускулярную теорию света.

  • 1 Корпускулярная теория света Ньютона
    • 1.1 Отражение
    • 1.2 Рефракция

    Корпускулярная теория света Ньютона

    Эта теория была опубликована в работе Ньютона под названием Оптика: или трактат об отражениях, преломлениях, перегибах и цветах света (на испанском, Оптика или договоры об отражениях, преломлениях, перегибах и цветах света).

    Эта теория смогла объяснить как прямолинейное распространение света, так и отражение света, хотя она не могла удовлетворительно объяснить преломление.

    В 1666 году, прежде чем изложить свою теорию, Ньютон осуществил свой знаменитый эксперимент по разложению света на цвета, который был достигнут путем создания луча света через призму..

    Был сделан вывод, что белый свет состоит из набора цветов радуги, что в его модели объясняется тем, что частицы света различаются в зависимости от их цвета..

    отражение

    Отражение - это оптическое явление, при котором волна (например, свет) падает косо на поверхность разделения между двумя средами, она претерпевает изменение направления и возвращается к первой вместе с частью энергии движения..


    Законы отражения следующие:

    Первый закон

    Отраженный луч, падающий и нормальный (или перпендикулярный), находятся в одной плоскости.

    Второй закон

    Значение угла падения такое же, как у угла отражения. Чтобы его теория соответствовала законам отражения, Ньютон предполагал не только то, что корпускулы были очень малы по сравнению с обычным веществом, но также и то, что они распространялись через среду, не испытывая никакого трения..

    Таким образом, частицы будут упруго сталкиваться с поверхностью
    разделение двух сред, и так как разница в массе была очень большой,
    корпускулы будут подпрыгивать.

    Таким образом, горизонтальная компонента импульса px будет оставаться постоянной, в то время как нормальная компонента p будет менять направление..

    Таким образом, законы отражения были выполнены, при этом угол падения и отражения были одинаковыми..

    преломление

    С другой стороны, рефракция - это явление, которое возникает, когда волна (например, свет) падает косо по пространству разделения между двумя средами с другим показателем преломления..

    Когда это происходит, волна проникает и передается второй средой вместе с частью энергии движения. Преломление происходит из-за различной скорости, с которой волна распространяется в двух средах..

    Пример явления преломления можно наблюдать, когда предмет частично вводится (например, карандаш или ручка) в стакан с водой..


    Чтобы объяснить преломление, Исаак Ньютон предположил, что легкие частицы увеличивают свою скорость, перемещаясь из менее плотной среды (например, воздуха) в более плотную (например, стекло или воду)..

    Таким образом, в рамках своей корпускулярной теории он оправдал преломление, предполагая более интенсивное притяжение легких частиц более плотной средой.

    Однако следует учитывать, что, согласно его теории, в момент, когда светящаяся частица, исходящая из воздуха, попадает в воду или стекло, она должна испытывать силу, противоположную составляющей ее скорости, перпендикулярной поверхности, которая повлечет за собой отклонение света в отличие от фактически наблюдаемого.

    Неудачи корпускулярной теории света

    - Ньютон считал, что в более плотных средах свет распространяется быстрее, чем в менее плотных, что оказалось неправдой.

    - Идея о том, что разные цвета света связаны с размером тельца, не имеет оснований.

    - Ньютон думал, что отражение света было связано с отталкиванием между корпускул и поверхностью, на которой он отражается; в то время как преломление вызвано притяжением между тельцами и поверхностью, которая их преломляет. Однако это утверждение оказалось неверным.

    Известно, что, например, кристаллы отражают и преломляют свет одновременно, что в соответствии с теорией Ньютона подразумевает, что они притягивают и отталкивают свет одновременно..

    - Корпускулярная теория не может объяснить явления дифракции, интерференции и поляризации света..

    Неполная теория

    В то время как теория Ньютона означала важный шаг в понимании истинной природы света, истина в том, что со временем она оказалась довольно неполной.

    В любом случае, последнее не умаляет его значения как одного из фундаментальных столпов, на которых строились будущие знания о свете..

    Читайте также: