Праламленне святла - гісторыя фізічнага паняцці

Адлюстраванне і праламленне святла адносіцца да ліку фізічных з'яў, адкрытых у выніку непасрэдных назіранняў, без правядзення лабараторных доследаў. Упершыню пра яго загаварылі яшчэ ў Старажытнай Грэцыі, але большасць фізікаў схіляецца да таго, што гэты факт быў вядомы і раней. Проста першым навукоўцам, што паспрабавалі даць лагічнае тлумачэнне цэлым шэрагу устаноўленых дасведчаным шляхам фактаў, стаў Клеомед, які жыў у I стагоддзі нашай эры на тэрыторыі цяперашняй Грэцыі. Да яго Еўклід апісваў дадзенае з'ява, назіраючы за кольцам, які ляжыць на дне збанка, якое пад пэўным вуглом не было відаць назіральніку, але калі пачаць наліваць у збан ваду, то праз некаторы час без змены кута зроку назіральнік мог убачыць якое ляжыць на дне ўпрыгожванне. Але паколькі дэталёвага тлумачэння дадзеным вопыце Еўклід ўсё ж не даў, першым навукоўцам, падрабязна вывучалі праламленне, лічыцца Клеомед.

Прадметам яго даследавання стала праламленне святла ў вадзе - ён адзначыў, што калі доўгую палку апусціць у ваду такім чынам, каб пэўная яе частка працягвала заставацца над паверхняй, адбываецца візуальнае праламленне на мяжы паветра і вады. Але на самай справе палка застаецца цэлай, значыць, прычына дадзенага аптычнага эфекту ў глядзельнай падмане?

Даследуючы дадзенае з'ява больш уважліва, Клеомед адзначыў, што калі светлавы прамень ўваходзіць з менш шчыльнай асяроддзя ў больш шчыльную, маючы пры гэтым касое кірунак (гэта значыць, маючы кут адносна межаў двух асяроддзяў), то серада, якая мае вялікую шчыльнасць, адхіляе яго да стромых кірунку.

Менавіта падобным праламлення ён тлумачыў магчымасць бачыць Сонца на працягу нейкага часу пасля заходу.

Клеомед даў толькі самую агульную характарыстыку і апісаў праламленне святла толькі ў выглядзе нейкіх прымітыўных досведаў, якія даюць, тым не менш, досыць поўнае ўяўленне аб агульных законах праходжання гэтага працэсу. У далейшым іншы старажытнагрэцкі навуковец, які жыў на стагоддзе пазней Клеомеда, працягнуў навуковыя пошукі, пачатыя яго папярэднікам, і практычна ўшчыльную наблізіўся да разгадкі фізічных законаў, па якіх праламляецца светлавы прамень.

Правёўшы досыць вялікая колькасць досведаў, Клаўдзій Пталямей змог ўсталяваць прыблізны кут, пад якім ідзе праламленне святла ў тым ці іншым асяроддзі. Так, на ламаньне, таго, што адбываецца пры пераходзе прамяня святла з глыбіні вод у шкло, кут праламлення складае 0,88 ад кута падзення. Для іншых асяроддзяў гэтая велічыня змяняецца - для паветра і вады яна роўная 0,76, а для паветра і шкла 0,67.

Але на поўнае ўсталяванне законаў, па якіх працякае праламленне святла, сышло яшчэ некалькі стагоддзяў. Не адно пакаленне навукоўцаў займалася ўдасканаленнем наяўных ведаў, і канчатковая рэдакцыя формулы праламлення святла прыпісваецца Рэнэ Дэкарта, вядомы французскі фізіку-прыродазнаўцу.

У першапачатковай рэдакцыі галандскага вучонага В. Снеллиуса формула для вылічэння кута падзення выглядала такім чынам:

n = sin (а) / sin (b).

Іншымі словамі, паказчык праламлення светлавога прамяня для двух пэўных асяроддзяў носіць пастаянны і нязменны характар і роўны стаўленню сінуса кута падзення да сінус кута праламлення.

Канчаткова завяршыў працэс даследавання і апісання праламлення светлавога прамяня пры трапленні з аднаго асяроддзя ў другое, як ужо было сказана, Рэнэ Дэкарт. Ён прывёў параўнанне, дзіўна дакладна характарызуе сутнасць самога працэсу праламлення святла, параўнаўшы яго з якія ляцяць у паветры мячом. Калі ён падчас свайго палёту натыкнецца на тканіну, досыць лёгкую і тонкую, каб без працы прарваць яе і працягнуць рух, то ён усяго толькі страціць частку сваёй першапачатковай хуткасці і злёгку зменіць кут палёту.