Свет 

Кто обнаружил дифракцию света?

Ловушка для лучей

Однако другие ученые все же продолжали попытки создать не искажающую оптическую систему из прозрачных материалов. (Об оптическом искажении изображения читайте здесь)

Расчеты выдающегося математика Леонарда Эйлера, исследования строения человеческого глаза, бесчисленные эксперименты в университетских лабораториях и оптических мастерских привели наконец к успеху. Английский оптик Джон Долланд, соединив несколько слоев стекла с различными, уравновешивающими друг друга показателями преломления, создал ахроматические линзы и подзорные трубы с четкими изображениями удаленных предметов, вокруг которых уже не было искажающей цветной каймы.

Каждый слой стекла в составной линзе выполнял строго определенную роль: если один слой сильно преломлял лучи, давая в фокусе размытое цветное изображение, то следующий за ним — рассеивал цветные лучи, разводил их, воссоздавая неискаженное изображение, а еще один, третий слой посылал к наблюдателю удобный для рассмотрения пучок строго параллельных лучей.

Мореплаватели и астрономы получили оптические инструменты, еще ближе придвигавшие к пытливому человеческому глазу необитаемые острова и далекие звездные миры.

Ньютон провел остроумный и простой опыт, заставив световые лучи,попавшие в клиновидный воздушный зазор между двумя стеклами, образовывать темные и светлые кольца.

Оптики начали создавать все более сложные микроскопы, позволившие увидеть крохотных жителей микромира, населяющих его бесчисленных мельчайших существ, обитающих в воде и в воздухе. Ведь с тех пор как Антони Левенгук в середине XVII века с помощью линзы диаметром 1—2 мм впервые разглядел микроорганизмы, невидимые для невооруженного глаза, ученых не оставляло желание познакомиться с жизнью наших незаметных соседей…

Чем тщательнее изучают историки науки труды Ньютона, тем больше они находят свидетельств об исследованиях, продолжение и развитие которых много лет спустя позволило другим ученым прийти к поразительным открытиям. Недаром академик С. И. Вавилов считал необходимым даже в 40-х годах XX века перевести написанные по-латыни «Лекции об оптике» Ньютона на русский язык.

Дифракция света

Просто и точно поставил Ньютон опыт по наблюдению взаимодействия, или, как говорят оптики, интерференции световых лучей между собой.

Еще в древности наблюдения за поведением света говорили об обратном: два световых луча, пересекаясь, продолжают идти своей дорогой дальше как ни в чем не бывало. Такие наблюдения лишь усиливали веру в бестелесность, нематериальность света. Но всегда ли световые лучи не замечают друг друга?

Ньютон создал клиновидный воздушный зазор, положив тонкую линзу (выпуклой поверхностью вниз) на плоскую стеклянную пластинку, и осветил зазор сначала белым светом, а затем по очереди всеми основными цветными лучами. В условиях, искусно созданных Ньютоном, лучи, отражаясь от стеклянных границ воздушного клина, явно взаимодействовали между собой: при освещении белым светом в зазоре появились чередующиеся цветные и радужные кольца. При пропускании через зазор цветных лучей, предварительно полученных с помощью призмы, в нем возникали светлые и темные кольца.

Свет от раскаленного стержня, отраженный зеркалами сложного оптического прибора, проходит многочисленные линзы, призмы, дифракционные решетки, и в конце концов тоже разделяется на цветные полоски.

Появление цветных колец и полос в тонких слоях окислов металлов или в пленках нефти, разлитых на поверхности воды, конечно, замечали многие до Ньютона. Описывал это явление, например, и Роберт Гук, но лишь Ньютон поставил научный эксперимент, позволивший ему измерить и выразить в цифрах связь между диаметром цветных колец и толщиной слоя пленки или воздушного зазора в этом месте.

Выполнил Ньютон и опыты по количественному измерению явлений, происходящих при дифракции света. Так назвал профессор иезуитской коллегии в Болонье Франческо Гримальди явление огибания светом непрозрачных препятствий.

В нашей повседневной жизни мы редко замечаем это свойство света. Хотя свет уличных фонарей, проходящий через полупрозрачную тюлевую занавеску, иногда расплывается в наших глазах в пятно, окаймленное цветными кольцами, а излучение настольной лампы, наблюдаемое через узкую щель между двумя пальцами, состоит из светлых и темных полос… Но мало кто знает, что это и есть проявления дифракции.

Ньютон пропустил свет через очень тонкое отверстие (диаметром 0,6 мм) и в полученном слегка расходящемся конусе лучей поставил волос толщиной всего в 90 микрон! Волос отбрасывал на стену тень с не резкими краями, окаймленную цветными полосами, причем размеры тени и полос не менялись при замене волоса проволокой той же толщины.

Ньютон оставил эти эксперименты без обычных для него детальных выводов, видимо понимая, что здесь скрываются явления, требующие дополнительных исследований, которые он не мог провести.

Лишь в XIX веке в науку придут два выдающихся исследователя и достроят заложенное Ньютоном здание классической оптики.

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.

Читать далее