Электромагнитная теория света

Электромагнитная теория света.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 . Однако продолжает Максвелл всегда имееется достаточное количество материи для того,чтобы воспринимать

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 .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 .Такимобразом, Максвелл настойчиво ищет в своих эфирах черты, сходные с обыкновеннымвеществом.

В этом он видит рациональное объяснение его свойств. НО вместе стем Максвелл далек от построений каких-либо конкретных моделий эфира, которыепытались измышлять его предшественники и современники. Максвелл, подобноФарадею, нигде не настаивает на наглядности всех свойств эфира. Эфир, попредставлениям Максвелла, хотя и имееет некоторое сходство с обыкновеннымвеществом, но в то же время это все же субстнанция особого рода, которую нельзяописать в обычных терминах или

наглядно представить.Максвеллнапоминает об открытом Фарадеем 1845 явлении магнитного вращения плоскостисвета в прозрачных диамагнитных средах и обнаруженном Верде 1856 вращенииплоскости поляризации обратного направления и в парамагнитных средах. 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? .Шагза шагом приближается Максвелл в VI части своего доклада, носящей необычное заглавие Электромагнитная теориясвета . Прошло уже четырнадцать лет с тех пор, как Фарадей отметил, чтопередачу магнитной силы можно считать функцией эфира, ибо вряд ли можно считатьвероятным, что эфир, если он существует,нужен только для того, чтобы передаватьизлучение .

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 .Максвеллрассматривает распространение плоской волны через поле со скоростью V,причем все электромагнитные величины принимаются функциями выраженияw lx my nz -Vtгде,l,m,n-направляющие косинусы луча. Оказывается, что, во-первых, la mb ng 0 где,a,b,g-составляющие

вектора магнитной силы. Таким образом,направление вектора колеблющейся магнитной силы является перпендикулярным кнаправлению распространения волны, т.е. волны оказываются поперечными, и такиеволны могут обладать всеми свойствами поляризованного света . Для скоростираспространения волны Максвелл получает в привычных нам выражениях V 1 em Имеяв виду, что для воздуха e и m равны примерно единице,

Максвелл получает V v. Согласноэлектромагнитным опытам Вебера и Кольрауша говорит он v 310700 000 метров в секунду является количеством электростатических единиц в одной электромагнитной единицеэлектричества, и это согласно нашему результату должно быть равно скоростисвета в воздухе или вакууме .Сопоставивэто значение скорости света с данными измерений Физо и Фуко, Максвеллпродолжает Значение v было определено путем измеренияэлектродвижущей силы, при

помощи которой заряжается известной емкости, разряжаяконденсатор через гальванометр, чтобы 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 путем определения угла, на которыйповорачивается вращающеееся зеркало,пока отраженный им свет прошел туда и обратно вдоль измеренного пути.

При этомникак не пользовались электричеством и магнетизмом. Совпадение результатов, по-видимому,показывает, что свет и магнетизм являются проявлением свойств одной и той жесубстанции и что свет является электромагнитным возмущкением,распространяющимся через посредством поля в соответствии с законамиэлектромагнетизма .Анализируяв своем Трактате экспериментальные данные Вебера и Кольрауша,

Максвеллполагал, что полученное ими численное значение константы с несколькозавышено, так как свойство твердыхдиэлектриков, которе назвали электрической абсорбацией, затрудняетточное определение емкости лейденскойбанки. Приблизительная емкость изменяется в зависимости от времени, котороепроходит от момента заряжения и разряда банки до момента измерения потенциаля,и, чем больше это время, тем больше величина, получаемая для емкости банки . Этовполне справедливое замечание

Максвелла показывает, что он на основанииизучения трудов Фарадея значительно глубже понимал эксперимент, чем Вебер иКольрауш, оставившие без всякого внимания явление остаточсной поляризациидиэлектриков, которое неизбежно должно было искажать их численные данные.Впрочем, он не ограничился критикой работы Вебера и

Кольрауша, а в 1868 г. сампредпринял экспериментальную проверку числового значения константы с.