Tvärgående vågor

Under lång tid har förfäderna av vågoptik T. Jung och O. Fresnel visste att ljusvågor är longitudinella, det vill säga de liknar ljudvågor. Vid den tiden uppfattades ljusvågor som elastiska vågor i etern, som fyller hela utrymmet och tränger in i varje kropp. Det verkade som sådana vågor inte kan kallas tvärgående.

Men allt fler experimentella bevis och fakta ackumulerades, vilket inte kunde förklaras, förutsatt att ljusvågorna är longitudinella vågor. Trots allt tvärgående vågor kan existera endast i fasta ämnen. Men hur kan en kropp flytta i ett fast utan motstånd? Eter behöver inte sakta ner kroppens rörelse. Annars skulle tröghetslagen inte vara uppfylld.

Ett enkelt och användbart experiment med en turmalinkristall kan övervägas. Den är transparent och har en grön färg.

Turmalinkristallen har en symmetriaxel. Denna kristall betraktas som enaxliga kristaller. Ta en rektangulär tallriksturmalin, skär ut så att ett av sitt ansikte var parallellt med kristallens axel. Om en strålkastare eller solljus riktas normalt till den här plattan, kommer rotationen av plattan runt den inte att orsaka förändring i ljusintensiteten som passerar genom den. Det finns en känsla av att det passande ljuset i turmalinen absorberades delvis och fick en ljusgrön färg. Inget annat händer. Men det här är felaktigt. En ljusvåg förvärvar nya egenskaper.

De kan detekteras om en ljusstråle passerargenom samma andra kristall av turmalin, som är parallell med den första. Med samma riktning av axlarna hos de två kristallerna händer inte heller något nyfiken, bara ljusstrålen blir alltmer försvagad genom absorption och passerar genom den andra kristallen. Men med den andra kristallens rotation, om den första lämnas orörlig, kommer ett intressant fenomen som kallas "ljusdämpning" att hittas. I processen att öka vinkeln mellan två givna axlar minskar mättningen av den överförda strålen. När de två axlarna är vinkelräta mot varandra kan ljuset inte passera alls. Det absorberas helt av den andra kristallen. Hur förklaras detta?

Tvärgående vågor

Från beskrivningen av de fakta som tidigare visats följer följande:

1. För det första är ljusvågan som kommer från ljuskällan helt symmetrisk med avseende på den riktning genom vilken förökningen äger rum. När denna kristall roteras runt ljusets ljusstråle ändras inte intensiteten i det första experimentet.

2. För det andra kommer en våg som kommer från den första kristallen inte att ha axiell symmetri. Intensiteten av överfört ljus genom en annan kristall beror på dess rotation.

Längdsvågor skiljer sig i fullständig symmetribeträffande utbredningsriktningen. Oscillationer av longitudinella vågor uppträder längs denna riktning, denna oscillation och är vågens symmetriaxel. Därför är det inte möjligt att förklara erfarenheten med den andra kristallens rotation, med tanke på ljusets våg i längdriktningen, det är tvärvågor.

Du kan helt förklara erfarenheten och göra två antaganden:

Antagandet nummer ett gällerdirekt i ljuset: ljusvågor - tvärgående vågor. Men i strålen av ljusvågor som kommer från ljuskällan finns oscillationer av olika riktningar närvarande, vilka är vinkelräta mot den riktning längs vilken denna våg sprider sig. I det här fallet, med tanke på ett sådant antagande, kan vi dra slutsatsen att ljusets våg har en axiell symmetri, samtidigt som den är tvärgående. Vågor på en vattenyta har till exempel ingen sådan symmetri, eftersom vibrationerna av vattenpartiklar existerar uteslutande i vertikalplanet.

Vågor av ljus med fluktuationer i olikariktningar som är vinkelräta mot utbredningsriktningen kallas naturligt. Detta namn är motiverat, eftersom under olika förhållanden skapar olika ljuskällor bara sådana vågor. Detta antagande förklaras av resultaten från det första experimentet. Rotationen av turmalinkristallen förändrar inte mättnaden hos den överförda ljusstrålen, eftersom denna infallsvåg har en axiell symmetri, även om den är en tvärgående våg.

Det andra antagandet avser kristallen i sig. Tourmaline har förmågan att passera ljusets ljus med fluktuationer som uppträder i ett visst plan. Detta ljus kallas polariserat (eller planpolariserat). Det skiljer sig från det naturliga, opolariserade.

Detta antagande beror på den andra erfarenheten. Plattpolariserat ljus (våg) framträder från den första kristallen av turmalin. Vid kryssning av kristaller i en vinkel på nittio grader kan vågan inte passera genom den andra av dem. Om korsets vinkel är annorlunda kommer oscillationerna att passera, vars amplitud är lika med utsprånget av vågens amplitud som passerar genom den första plattan i riktning för den andra axeln. Detta är beviset på teorin om att ljusvågor är tvärvågor.