Кафедра інформатики КПНУ ім. І. Огієнка

Studies in tota vita

Томас Юнг народився в Англії 13 червня 1773 року. Батько Юнга був торговцем. У сім'ї виховувалося десятеро дітей. Найстарший з них — Томас — з раннього дитинства виявляв інтерес до науки. Він дуже багато читав, був надзвичайно кмітливою дитиною. У восьмирічному віці Юнг почав вивчати математику, а потім захопився іноземними мовами. Він здобував освіту в престижних навчальних закладах Лондона, Единбурга, Кембриджа, там Юнг вивчав переважно оптику і медицину.

У 1794 році Томаса обрали секретарем Лондонського королівського товариства. У 1811 році він став лікарем однієї з лікарень Лондона і в ній пропрацював все життя.

Незважаючи на те, що Юнг є автором багатьох наукових розробок в галузі механіки, оптики та лінгвістики, він, крім усього, захоплювався живописом, спортом і музикою. Юнга поважали колеги, друзі, пацієнти і всі, хто хоч раз зустрічався з цим неабияким і надзвичайно освіченим чоловіком. Серед найголовніших відкриттів науковця можна назвати обгрунтування хвильової теорії світла і інтерференції.

10 травня 1829 року Томас Юнг помер, перебуваючи в Лондоні. Він вважається важливою фігурою у розвитку світової фізики та філології.

Томас Юнг (1773-1829), лікар за професією, людина з вельми різнобічними інтересами, відомий також як єгиптолог, став займатися теорією світла у зв'язку зі своїми дослідженнями людського голосу. Ця тема була ще предметом його дисертації по медицині. Його критичного розуму теорія Ньютона представлялася зовсім незадовільною. Особливо неприйнятним він вважав сталість швидкості світлових частинок незалежно від того, поширені вони таким крихітним джерелом, як тліючий вуглик, або таким величезним джерелом, як Сонце. А найбільше представлялася йому неясною і недостатньою ньютонівська теорія «нападів», за допомогою якої Ньютон намагався пояснити фарбування тонких пластин. Відтворивши це явище і поміркувавши над ним, Юнг прийшов до геніальної думки про можливість інтерпретації цього явища як накладення світла, відбитого від першої поверхні тонкої пластини, і світла, що пройшло в пластину, відбитого від другої її поверхні і вийшов потім через першу, таке накладення могло призвести до ослаблення або до посилення падаючого монохроматичного світла. Точно не відомо, яким чином Юнг прийшов до своєї ідеї накладення; можливо, це сталося в результаті дослідження звукових биття, при яких спостерігається періодичне посилення й ослаблення звуку, сприйманого вухом. Як би там не було, в чотирьох доповідях, представлених Королівському товариству з 1801 по 1803, об'єднаних кілька років по тому в узагальнюючої роботі «A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts» («Курс лекцій з природної філософії і механічному мистецтву »), що вийшла в Лондоні в 1807 р, Юнг наводить результати своїх теоретичних і експериментальних досліджень. Він кілька разів наводить цитату з XXIV пропозиції третьої книги «Начал» Ньютона, в якій аномальні припливи, що спостерігалися Галлеем на Філіппінському архіпелазі, пояснюються Ньютоном як результат накладення хвиль. Виходячи з цього окремого прикладу, Юнг вводить загальний принцип інтерференції.«Уявіть собі ряд однакових хвиль, що біжать по поверхні озера з певною постійною швидкістю і потрапляють у вузький канал, ведучий до виходу з озера. Уявіть собі далі, що з якої-небудь іншої аналогічної причини збуджена інша серія хвиль тієї ж величини, що приходять до того ж каналу з тією ж швидкістю одночасно з першою системою хвиль. Жодна з цих двох систем не порушить інший, але їх дії складуться: якщо вони підійдуть до каналу таким чином, що вершини однієї системи хвиль співпадуть з вершинами іншої системи, то вони разом утворюють сукупність хвиль більшої величини, якщо ж вершини однієї системи хвиль будуть розташовані в місцях провалів іншої системи, то вони в точності заповнять ці провали і поверхня води в каналі залишиться рівною.               

Так от, я вважаю, що подібні явища мають місце, коли змішуються дві порції світла і це накладення я називаю загальним законом інтерференції світла »(Thomas Young, An Account of some case of the productions of Colours not hitherto described, Phil. Transactions of the Roy. Soc. of London, 92, 387 (1802).Для отримання інтерференції потрібно, щоб обидва світлових променя виходили з одного і того ж джерела (щоб у них був абсолютно однаковий період) і після проходження різного шляху потрапляли в одну і ту ж точку і йшли там майже паралельно. Значить, продовжує Юнг, коли дві частини світу спільного походження потрапляють в око за різними шляхами, йдучи майже в однаковому напрямку, промінь набуває максимальної інтенсивність за умови, що різниця шляхів променів дорівнює кратному числу деякої певної довжини, і має мінімальну інтенсивність в проміжному випадку. Ця характерна довжина різна для світла різних кольорів. У 1802 р Юнг підкріпив свій принцип інтерференції класичним досвідом «з двома отворами», можливо поставленим під впливом аналогічного досвіду Грімальді, який, проте, не привів до відкриття інтерференції через особливості застосовувалася установки. Досвід Юнга загальновідомий: в прозорому екрані кінчиком шпильки проколюються два близька розташованих одне до іншого отвори, які висвітлюються сонячним світлом, що проходить через невеликий отвір у вікні.

Два світлових конуса, що утворюються за непрозорим екраном, розширюючись завдяки дифракції, частково перекриваються, і в перекривається частини, замість того щоб давати рівномірне збільшення освітленості, утворюють серію чергуються темних і світлих смуг. Якщо один отвір закрито, то смуги зникають і з'являються лише дифракційні кільця від іншого отвори. Ці смуги зникають і в тому випадку, коли обидва отвори висвітлюються (як це було в досвіді Грімальді) безпосередньо сонячним світлом або штучним джерелом світла. Залучаючи хвильову теорію, Юнг дуже просто пояснює це явище: темні смуги виходять там, де провали хвиль, що пройшли через один отвір, накладаються на гребені хвиль, що пройшли через інший отвір, так що їх ефекти взаємно компенсуються; світлі облямівки виходять там, де два гребеня або два провалу хвиль, що пройшли через обидва отвори, складаються. Цей досвід дозволив Юнгом виміряти довжину хвилі для різних кольорів: він отримав довжину хвилі в 1/36000 дюйма (0,7 мікрона) для червоного світла 1/60000 дюйма (0,42 мікрона) для крайнього фіолетового.

Це перші в історії фізики вимірювання довжини хвилі світла, і, враховуючи, що вони перші, слід відзначити їх разючу точність. Зі свого принципу інтерференції Юнг вивів цілий ряд різноманітних наслідків. Він розглянув явища фарбування тонких шарів і пояснив їх аж до найдрібніших деталей по суті так, як це робиться зараз в курсах фізики; він вивів емпіричні закони, знайдені Ньютоном, і, вважаючи незмінною частоту світла заданого кольору, пояснив ущільнення кілець в досвіді Ньютона при заміні повітряного прошарку між лінзами водою зменшенням швидкості світла в більш заломлюючої середовищі. Тим самим гіпотеза Ферма і Гюйгенса отримала своє перше експериментальне підтвердження. Цікаво зауважити, що Юнгу належить термін «фізична оптика», застосовуваний для позначення досліджень«... Джерел світла, швидкості його поширення, його переривання і загасання, його розщеплення на різні кольори, впливу на нього різної щільності атмосфери, метеорологічних явищ, що відносяться до світла, особливих властивостей деяких речовин по відношенню до світла» (Thomas Young, A course of lectures in natural philosophy, etc., 2nd ed., London. 1845, p. 340).Роботи Юнга, що представляють собою найбільш істотний внесок у теорію оптичних явищ з часів Ньютона, були сприйняті фізиками того часу з недовірою, а в Англії вони піддавалися навіть грубим глузуванням. Пояснювалося це частково тим, що Юнг намагався застосовувати принцип інтерференції і до явищ явно не інтерференційним, почасти деякої неясністю викладу, яка відчувається і зараз і яка повинна була ще більше відчуватися в ті часи, і частково, як дорікав Юнга згодом Лаплас, тим, що Юнг іноді задовольнявся недостатньо строгими, а часом поверхневими математичними доказами.

Джерело: http://www.physchem.chimfak.rsu.ru

Comments

Comments are closed on this post.