ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исторический обзор из "Рассеяние света малыми частицами " Правильному пониманию интересующего нас предмета значительно поможет обзор истории исследований в этой области, даже если он будет вынужденно кратким и сможет осветить их только в общих чертах. [c.16] Природа света служила предметом гипотез и исследований почти для всех выдающихся ученых ХУП в. Закон Спелля, кольца Ньютона, принцип Гюйгенса и принцип Ферма относятся к этой эпохе. Общее представление сводилось к тому, что свет — это нечто в эфире, подобное звуку в воздухе. Однако явление поляризации в рамках таких представлений, казалось, вело к неодолимым трудностям, так что до конца столетия решения проблемы о природе света не было найдено. Немногое добавил в этом направлении и ХУ1П в. [c.16] Решающие шаги были сделаны в начале XIX столетия Юнгом и Френелем. Юнг изучал явление дифракции и показал, что картина максимумов и минимумов в затененном пространстве позади волоска обусловлена интерференцией волн, огибающих его с обеих сторон. Природа этих волн оставалась для Юнга неясной. Френель показал, что эти волны порождаются певозму-щенным фронтом волны по обе стороны от препятствия. Давая такое объяснение, Френель основывался на старом принципе Гюйгенса, согласно которому каждая точка волнового фронта может рассматриваться как источник вторичных волн. Сочетание этого принципа с принципом интерференции Юнга дало естественное объяснение правилу Гюйгенса о том, что огибающая вторичных волн образует новый волновой фронт. Если часть первоначального фронта волны преграждается препятствием, система вторичных волн является неполной, что и ведет к возникновению явлений дифракции. Полное согласие, полученное ежду теорией и опытами во многих трудных проблемах, не оставило сомнений в правильности объяснения, данного Френеле . Оно будет служить основой подхода ко многим проблемам, рассматриваемым в этой книге. [c.16] Окончательное объяснение поляризации было дано Юнгом, высказавшим мысль о том, что в эфире могут существовать поперечные волны подобно тому, как это имеет место в твердых телах. По счастливой случайности в тот же период времени Ма-люсом было сделано открытие, что при отражении света происходит его поляризация, а Брюстер измерил и тенсивности поляризованных компонентов при различных углах падения. Исходя из идеи Юнга о поперечных волнах, Френель смог вывести эти интенсивности теоретически из простого граничного условия, что тангенциальный компонент амплитуды колебания должен быть непрерывен. [c.16] Одним из выдающихся достижений конца XIX в. явилась электромагнитная теория света Максвелла, связавшая между собой электрические и оптические явления. Соответственно новая форма граничных условий требует непрерывности тангенциальной составляющей электрического поля. Однако это уточнение не всегда существенно для нашей проблемы. Многие задачи рассеяния, включая поляризационные эффекты, можно сформулировать как в терминологии Френеля, так и на современном языке посредством электрического и магнитного полей. [c.17] Этот период окончился с появлением квантовой механики. Дебай был, возможно, последним, изучавшим проблемы рассеяния такого типа с преданностью делу, проницательностью и математическим мастерством, отличавшими ученых XIX в. Вскоре после этого большинство первоклассных физиков-теоретиков стало посвящать свое время исследованиям по квантовой механике или в других актуальных областях. Проблемы рассеяния, рассматриваемые в этой книге, стали предметом изучения для лиц, занимающихся прикладными науками и заинтересованных в числовых результатах, или пишущих диссертации, одним из которых был автор. Происходило постепенное накопление формул и числовых результатов, но важных идей за этот период добавилось немного. [c.17] Конечным этапом этой короткой и чрезвычайно упрощенной истории вопроса является довольно любопытное возвращение к тематике предыдущих лет. Новый интерес к этой проблеме вызван рядом весьма различных причин, начиная с появления вычислительных машин и кончая такими, как изобретение радиолокатора и развитие квантовой механики. Новые исследования в астрономии и в химии также побуждают к проведению более обширных расчетов, чем выполненные до сих пор. Важно отчетливо видеть роль квантовой механики в этом процессе. Аналогия между движущимися электронами и волнами света или звука оказала значительное влияние на ранний период развития квантовой механики. Так, было очевидно, что рассеяние электрона атомом должно иметь много общего с рассеянием света или звука твердой частицей. К концу 30-х годов квантовая механика развилась столь далеко, что появилась необходимость в точных расчетах сечений рассеяния, К этому времени были созданы новые методы, которые частично были видоизменением методов, разработанных в оптике за тридцать или более лет до того, частично же носили новый характер. Это побуждало к новым исследованиям проблем рассеяния в оптике. Метод фазовых сдвигов и вариационные методы были новыми и нашли теперь применение также и в оптических задачах. [c.18] Вернуться к основной статье