Страница 20 из 161
Максвелл также интересовался теорией цветов, РѕРЅ развил Рё дополнил теорию физика Рё врача Томаса Юнга, который утверждал, что цветовое зрение получается комбинацией трех изображений РІ основных цветах, для которых РІ человеческом глазу имеются три РІРёРґР° соответствующих рецепторов. Максвелл идентифицировал эти три первичных цвета, РёР· которых можно получить РІСЃРµ цвета, как красный, СЃРёРЅРёР№ Рё зеленый, Рё указал, что случай цветовой слепоты обусловлен отсутствием РІ глазу РѕРґРЅРѕРіРѕ РёР· трех рецепторов. РћРЅ указал, что если сделать фотографию через фильтры этих цветов, Р° затем соединить изображения, то получится цветная фотография объекта. РћРЅ практически продемонстрировал это собранию Королевского Общества РІ 1861 Рі., сделав фотографию закрученной РІ узел ткани СЃ шотландским национальным СЂРёСЃСѓРЅРєРѕРј. Рта была первая цветная фотография, полученная методом, который РІ существенных чертах используется Рё РІ наше время.
Однако теория электромагнитного поля наиболее важный результат, полученный Максвеллом, и это, без сомнения, одно из важнейших достижений науки, на котором основана современная наука и техника.
В середине XIX в. электромагнетизм включал огромное число экспериментальных результатов, в которые значительный вклад внес Фарадей, но ожидалась общая теория, которая могла бы эти результаты интерпретировать.
Майкл Фарадей (1791-1867) является исключительным примером новаторского исследователя. Он был сыном кузнеца и начал работать с 13 лет подмастерьем в переплетной мастерской. Здесь он читал книги по химии и электричеству и делал эксперименты с помощью самодельных устройств. В 1813 г. он познакомился с химиком Хемфри Дэви (17781829) и стал его ассистентом в Королевском институте. Он был очень искусным экспериментатором и открыл фундаментальные явления, которые послужили основой электромагнитной теории Максвелла. Он разработал метод визуализации силовых линий электрических и магнитных полей. В качестве ассистента Дэви он в 18131815 гг. путешествовал по Европе, где знакомился с работами самых выдающихся исследователей континента.
Р’ 1821 Рі. РѕРЅ, продолжая эксперименты датского физика Р“. Рљ. Ррстеда (17771851), показал, что магниты оказывают механическое действие РЅР° РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРё, РїРѕ которым протекает электрический ток. Позже РѕРЅ изучал явления электролиза, выраженные РІ законах, носящих его РёРјСЏ. Р’ 1830 1831 РіРі. РѕРЅ открыл явление электромагнитной индукции. Среди его последующих открытий действие магнитного поля РЅР° поляризованный свет (эффект Фарадея) Рё диамагнетизм. Р’ 1862 Рі. РѕРЅ пытался изучить действие магнитного поля РЅР° спектры света, пионерские исследования, которые позднее СЃ успехом были выполнены Рџ. Зееманом.
Максвелл блестящим образом интерпретировал результаты Фарадея Рё РґСЂСѓРіРёС… исследователей, показав, что явления электрических Рё магнитных явлений тесно связаны, Рё РІ некоторых случаях электромагнитное поле может распространяться РІ РІРёРґРµ волны. Отсюда следует, что свет является волной такого РІРёРґР°. Рлектромагнитная теория Максвелла встретила сильное сопротивление. Даже сам Максвелл Рё его ученики долгое время старались описать электромагнитное поле СЃ помощью механических моделей. Только после продолжительных попыток объяснить его уравнения РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ механических моделей была окончательно принята концепция, что электрические Рё магнитные поля являются реальностью.
Рис. 6. Синусоидальная волна, видимая в заданный момент времени, как функция положения
Волновая теория рассматривает свет как колебания эфира и замечательно объясняет отражение, преломление, дифракцию и интерференцию, а также другие явления. Свойство света восприниматься окрашенным укладывается в свойствах волны. Белый свет есть ни что иное, как смесь всех цветов (факт, который еще Ньютон экспериментально продемонстрировал). Определенный цвет определяется длиной волны излучения (рис. 6), т.е. расстоянием между двумя соседними пиками волны. В видимой области эта длина волны обычно измеряется в ангстремах (один ангстрем или А равен 10-8 см) и видимая область простирается от ~3800 А (фиолетовый свет) до 7000 А (красный свет). Число пиков волны, проходящих в секунду через заданную точку, является частотой волны и измеряется в герцах (Гц). Произведение длины волны и частоты равно скорости распространения волны. Например, зеленый свет имеет в вакууме длину волны 5500 А, распространяется со скоростью 300000 км с-1 и имеет частоту 545 000 млрд. Гц. �злучения с большими длинами волн последовательно заполняют инфракрасные, микроволновые и радиоволны, А излучение с укороченными длинами волн являются ультрафиолетовым, рентгеновским и гамма-лучами (рис. 7).