Папярочныя хвалі

Доўгі час родапачынальнікі хвалевай оптыкі Т. Юнг і О. Фрэнэля ведалі, што светлавыя хвалі з'яўляюцца падоўжнымі, гэта значыць яны падобныя да хвалях гукавым. У той час светлавыя хвалі ўспрымаліся як пругкія хвалі ў эфіры, якія запаўняюць усю прастору і пранікаюць унутр кожнага цела. Здавалася, што такія хвалі не могуць называцца папярочнымі.

Але ўсё ж патроху збіралася ўсё больш эксперыментальных доказаў і фактаў, якія не ўдавалася растлумачыць, мяркуючы, што светлавыя хвалі - падоўжныя. Бо папярочныя хвалі маглі існаваць выключна ў цвёрдых целах. Але як можа цела рухацца ў цвёрдым эфіры без супраціву? Эфір ж ніяк не павінен тармазіць рух тэл. Бо ў адваротным выпадку закон інэрцыі не выконваўся б.

Можна разгледзець адзін просты і карысны эксперымент з крышталем турмаліну. Ён празрысты і мае зялёную афарбоўку.

У крышталя турмаліну маецца вось сіметрыі. Гэты крышталь залічваюць да аднавосевым крышталям. Бярэцца прастакутная пласціна турмаліну, выразаецца так, каб адна яе грань знаходзілася паралельна да восі самога крышталя. Калі пучок электрычнага або сонечнага святла накіроўваць нармальна на гэтую пласціну, то кручэнне пласціны вакол яго не выкліча змяненняў у інтэнсіўнасці святла, які праз яе праходзіць. Узнікае адчуванне, што праходзіць святло ў турмалін паглынуць часткова і набыў светла-зялёную афарбоўку. Больш нічога не адбываецца. Але гэта памылкова. Хваля святла набывае новыя ўласцівасці.

Іх можна выявіць, калі пучок святла пройдзе праз такі жа другі крышталь турмаліну, які знаходзіцца паралельна першаму. Пры аднолькавым кірунку восяў двух крышталяў таксама нічога цікаўнага не адбываецца, толькі пучок святла ўсё больш саслабляецца з-за паглынання, праходзячы праз другі крышталь. Але пры кручэнні другога крышталя, калі пры гэтым першы пакінуць нерухома, выявіцца цікавая з'ява пад назвай «гашэнне святла». У працэсе павелічэння кута паміж двума дадзенымі восямі памяншаецца насычанасць пучка які праходзіць святла. Калі дзве восі перпендыкулярныя ў адносінах адна да іншай, святло не можа прайсці наогул. Ён будзе цалкам паглынацца другім крышталем. Як гэта тлумачыцца?

Папярочная светлавых хваляў

З апісання фактаў, паказаных раней, трэба:

1. Па-першае, светлавая хваля, якая ідзе ад крыніцы святла, абсалютна сіметрычна па стаўленні да кірунку, па якім адбываецца распаўсюд. Пры абароце дадзенага крышталя вакол які праходзіць прамяня святла пры першым праведзеным вопыце яго інтэнсіўнасць не змяняючыся.

2. Па-другое, хваля, якая выходзіць з першага крышталя, не будзе валодаць восевай сіметрычнасць. Інтэнсіўнасць які праходзіць святла праз іншы крышталь залежыць ад яго павароту.

Падоўжныя хвалі адрозніваюцца поўнай сіметрыяй адносна кірункі распаўсюду. Ваганні падоўжных хваль адбываюцца ўздоўж такога напрамку, гэта ваганне і з'яўляецца воссю сіметрыі хвалі. Менавіта таму патлумачыць досвед з кручэннем другога крышталя, лічачы хвалю святла падоўжнай, не ўяўляецца магчымым: гэта - папярочныя хвалі.

Можна ў поўнай меры растлумачыць вопыт, робячы дзве здагадкі:

Здагадка нумар адзін адносіцца непасрэдна да святла: светлавыя хвалі - папярочныя хвалі. Але ў падальным ад крыніцы святла пучку светлавых хваляў прысутнічаюць ваганні розных напрамкаў, якія перпендыкулярныя кірунку, па якім адбываецца распаўсюд такой хвалі. У дадзеным выпадку, разглядаючы такое здагадка, можна зрабіць выснову, што хваля святла мае восевую сіметрыю, у гэты ж час з'яўляючыся папярочнай. Да прыкладу, хвалі на воднай паверхні падобнай сіметрыі не маюць, таму што ваганні часціц вады адбываюцца выключна ў вертыкальнай плоскасці.

Хвалі святла з ваганнямі ў розных напрамках, якія перпендыкулярныя напрамках распаўсюджвання, называюцца натуральнымі. Гэтая назва з'яўляецца апраўданым, таму што ў стандартных умовах розныя крыніцы асвятлення ствараюць менавіта такія хвалі. Гэтая здагадка тлумачыцца вынікамі першага праведзенага вопыту. Кручэнне турмалінавае крышталя не змяняе насычанасці які праходзіць пучка святла, таму што дадзеная падаючая хваля мае восевую сіметрыю, нават нягледзячы на тое, што яна - папярочная хваля.

Другое здагадка ставіцца да самога крышталю. Турмалін валодае ўласцівасцю прапускаць хвалі святла з ваганнямі, якія адбываюцца ў пэўнай плоскасці. Гэтае святло называецца палярызаваным (або плоскополяризованным). Ён адрозніваецца ад натуральнага, неполяризованного.

Дадзенае меркаванне тлумачыцца другім вопытам. З першага крышталя турмаліну выходзіць плоскополяризованный святло (хваля). Пры скрыжаванні крышталяў пад вуглом дзевяноста градусаў хваля не можа прайсці скрозь другі з іх. Калі кут перасячэння іншы, то будуць праходзіць ваганні, амплітуда якіх будзе роўная праекцыі амплітуды хвалі, якая прайшла праз першую пласціну ў напрамку восі другі. Менавіта гэта і з'яўляецца доказам тэорыі пра тое, што светлавыя хвалі - папярочныя хвалі.