Реферат: Электромагнитная теория света

                                                                                                                                             <img src="/cache/referats/1795/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

                                                      ДОКЛАД

      

       по физике на тему: “Электромагнитная теория света”

                                                                                                                                                                                               Выполнил: Ломтев Н. В.

        

                                                                     Преподаватель: Мухина Н.А.

                            <img src="/cache/referats/1795/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

                           

                                               1997год

                                              Электромагнитная теориясвета.

            Рассматриваяэлектромагнитное поле в начале своей “Динамической теории”, Максвелл подчркнул,что пространство, окружающее тела, находящиеся в электрическом или магнитномсостоянии, “может  наполнено любым родомматерии” или из него может быть удалена “вся плотная материя”, “ как это имеетместо в трубках Гейсслера или  вдругих,так называемых вакумных трубках”1. “Однако, — продолжаетМаксвелл,-всегда имееется достаточное количество материи для того, чтобывоспринимать и передавать волновые движения света материи для того, чтобывоспринимать и передавать волновые движения света и тепла. И так как передачаизлучений не слишком сильно изменяется, если так называемый вакуум заменитьпрозрачными тлами с заметной плотностью, то мы вынуждены допустить, что этиволновые движения относятся к эфирной субстанции, а не к плотной материи,присутствие которой только в какой-то мере изменяет движение эфира”2.

            Максвеллполагает поэтому, что эфир обладает способностью “проникающей среды,обладающей  малой, но реальнойплотностью, обладающей способностью быть приводимой в движение и передаватьдвижения от одной части к другой с большой, но не бесконечной скоростью”,причем “движение одной части каким-то обазом зависит от движения остальныхчастей и в то же самое времяэти связи должны быть способны к определенному родуупругого смещения, поскольку сообщение движения не является мгновенным, атребует времени”3. Таким образом, Максвеллнастойчиво ищет в своих эфирах черты, сходные с обыкновенным веществом. В этомон видит “рациональное объяснение” его свойств. НО вместе с тем Максвелл далекот построений каких-либо конкретных моделий эфира, которые пытались измышлятьего предшественники и современники. Максвелл, подобно Фарадею, нигде ненастаивает на наглядности всех свойств эфира. Эфир, по представлениямМаксвелла, хотя и имееет некоторое сходство с обыкновенным веществом, но в тоже время это все же субстнанция особого рода, которую нельзя описать в обычныхтерминах или наглядно представить.

            Максвеллнапоминает об открытом Фарадеем (1845) явлении магнитного вращения плоскостисвета в прозрачных диамагнитных средах4 и обнаруженном Верде (1856) вращении плоскостиполяризации обратного направления и в парамагнитных  средах5. Он ссылается также  на В. Томсона, указавшего, что для объяснениямагнитного вращения плоскости поляризации необходимо допустить появление всамой среде вращательного движения под влиянием магнитного поля. “Вращениеплоскости поляризации вследствие магнитного воздействия,-пишетМаксвелл,-наблюдается только в средах, обладающих заметной плотностью”, ввакууме вращение плоскости поляризации как известно, не наблюдается. “Носвойства магнитного поля,-продолжает Максвелл,-не так уже сильно изменеяютсяпри замене одной среды другою или вакуумом, чтобы позволить нам допустить, чтоплотная среда дает нечто большее, чнм простое изменение движения эфира. Мыпоэтому имеем законное основание поставить вопрос: не происходит ли движениеэфирной среды везде, где бы ни наблюдались магнитные эффекты?”6.

            Шаг за шагом приближается Максвелл вVI части своего доклада, носящей необычное заглавие “Электромагнитная теория света”. Прошло ужечетырнадцать лет с тех пор, как Фарадей отметил, что передачу магнитной силыможно считать

<img src="/cache/referats/1795/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1026">               

                1 Максвелл Дж. К. Избранные сочинения потеории электромагнитного поля. М., 1954, с. 253.

                2 Тамже, с. 256.

                3 Тамже, с. 254.                                              

                4 Фарадей М. Экспериментальныеисследования по электричеству. Т. 3. М., 1959, сер. XIX.

                5 Vardet E.-C. r. Acad. sci. Paris, 1856,43, p. 529; 1857, 44, p. 1209.

                6 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 255.

           

функцией эфира, ибо вряд ли можно считать вероятным,что эфир, если  он существует,

нужентолько для того, чтобы  передаватьизлучение”7. Однако  ни открытие магнитнооптических явлений, ни эта глубокая мысль фарадея не привлекалик себе внимание физиков. Фарадея почитали только как искусногоэкспериментатора, а теоритические воззрения этого “самоучки” молчаливоотрицались пдавляющим большинством ученых, мысль которых продолжалась вращатьсяв привычном круге понятий. Максвелл был первым физиком, внимательновчитывавшимся в труды Фарадея. И вот в “Динамической теории элктромагнитногополя” (1864) он впервые развил его мысль.

            “Вначале этого доклада,-говорил Максвелл,- мы пользовались оптической гипотенузойупругой среды, через которую распространяютяс колебания света, чтобы показать,что мы имееем серьезные основания искать в этой же среде причину других явленийв той же мере, как и причину световых явлений. Мы рассмотрели электромагнитныеявления, пытаясь их объяснить свойствами поля, окружающего наэлектризованныеили намагниченные тела. Таким путем мы пришли к определенным уравнениям,выражающим определенные свойства того, что составляет электромагнитноеполе,  которые выведены только изэлектромагнитных явлений, достаточными для объяснения распространения светачерез ту же самую субстанцию”8.

            Максвеллрассматривает распространение плоской волны через поле со скоростью V,причем все электромагнитные величины принимаются функциями выражения

           

                                               w=lx+ my = nz -Vt

где,l,m,n-направляющиекосинусы луча. Оказывается, что, во-первых,

                                               l<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

+ m<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b+ n<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">g= 0

где, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

,<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b,<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">g-составляющие векторамагнитной силы. Таким образом, направление вектора колеблющейся магнитной силыявляется перпендикулярным к направлению распространения волны, т.е. волныоказываются поперечными, “и такие волны могут обладать всеми свойствами поляризованногосвета”. Для скорости распространения волны Максвелл получает (в привычных намвыражениях)

                       

                                                           1         

<img src="/cache/referats/1795/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1027">                                               V =

<img src="/cache/referats/1795/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1028">                                                           <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Ö

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">e<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">m

            Имеяы ыиду, что для воздуха <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">e

 и <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">mравны примерно единице,Максвелл получает V=v. “Согласно электромагнитным опытам Вебера и Кольрауша9,-говорит он, — v = 310 700 000 метров в секундуявляется количеством  электростатическихединиц в одной электромагнитной единице электричества, и это согласно нашемурезультату должно быть равно скорости света в воздухе или  вакууме”10. Сопоставив это значениескорости света с данными измерений Физо и Фуко 11,Максвелл продолжает: “Значение

v было определено путем измерения электродвижущейсилы, при помощи которой заряжается известной емкости, разряжая конденсаторчерез гальванометр, чтобы

<img src="/cache/referats/1795/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1030">


                7Фарадей М. Цит. соч., с. 461.

                8Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 317.

                9Weber W. Werke. Bd 3. Berlin, 1893.

             10 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 321.

             11 Fizeau H.-C. r. Acad. sci. Paris, 1862, 55, p. 501, 762.

                              

измерить количество электричества в нем вэлектромагнитных единицах. Единственным применением света в этих опытах былоиспользование его для того, чтобы видеть инструменты. Значение V  , найденное Фуко, было полученно путемопределения угла, на который поворачивается вращающеееся зеркало, пока отраженный им свет прошел туда и обратновдоль измеренного пути. При этом никак не пользовались электричеством имагнетизмом. Совпадение результатов, по-видимому, показывает, что свет имагнетизм являются проявлением свойств одной и той же субстанции и что светявляется электромагнитным возмущкением, распространяющимся через посредствомполя в соответствии с законами электромагнетизма”12.

            Анализируяв своем “Трактате” экспериментальные данные Вебера и Кольрауша, Максвеллполагал, что полученное ими численное значение константы с несколько завышено,так  как “свойство твердых диэлектриков,которе назвали электрической абсорбацией,затрудняет точное  определениеемкости лейденской банки. Приблизительная емкость изменяется в зависимости отвремени, которое проходит от момента заряжения и разряда банки до моментаизмерения потенциаля, и, чем больше это время, тем больше величина, получаемаядля емкости банки”13. Этовполне справедливоезамечание Максвелла показывает, что он на основании изучения трудов Фарадеязначительно глубже понимал эксперимент, чем Вебер и Кольрауш, оставившие безвсякого внимания явление остаточсной поляризации диэлектриков, которое неизбежнодолжно было искажать их численные данные. Впрочем, он не ограничился критикойработы Вебера и Кольрауша, а в 1868 г. сам предпринял экспериментальнуюпроверку числового значения константы с.

                                              

                                               <img src="/cache/referats/1795/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

<img src="/cache/referats/1795/image010.gif" v:shapes="_x0000_s1029"> 

                12 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 321.

                13 Тамже, с.530.

               

еще рефераты
Еще работы по физике