Режа: Оптика фанининг ривожланиш тарихи

XIX асрда ёруғликнинг механикавий назариялари. Ёруғлик­нинг тўлқин назарияси зиммасида ёруғликнинг эластик назариясини, яъни ёруғликнинг ёруғлик элтувчи эфирда кўндаланг тўлқин сифатида тарқалиши ҳақидаги тасаввурга асосланган ёруғлик ҳодисалари назариясини асослашдек ғоят қийин вазифа турар эди. Бу вазифани ҳал этишда эфирнинг ҳаракатдаги жисмлар билан ўзаро таъсирлашуви ҳақида қатор масалалар пайдо бўлади. Фре­нель ривожлантирган назария шундай натижаларга олио келдики, буларга кўра эфир ҳаракатдаги жисмга қисман эргашади деб қабул қилиш лозим эди. Француз физиги Физо (1819—1896) интерференцияга асосланиб, ёруғликнинг оқаётган сувдаги тезлигини ўлчаш имконини берувчи тажрибани амалга оширди. Бу тажриба Френель тасаввурларини тасдиқлар эди. 1850 йилда француз физиги Фуко (1819—1868) Араго идеясига асосланган холда ёруғликнинг сувдаги тезлигини ўлчаб, тўлқин назарияга мос келувчи натижага эришди, яъни ёруғликнинг сувдаги тезлиги ҳаводагига қараганда кичик бўлишини топди.
Ёруғликнинг ҳаводаги тезлигини Фуко, Физо, Корню, Майкель­сон, Юнг ва Форбслар ўлчадилар. Ўлчашлар умуман бир-бирига мос келган, яъни 300 000 км1сек га яқин бўлган натижани берди. Френелнинг иши ёруғликнинг эластик назариясини ёки бошқача айтганда, ёруғликнинг тўлқин хусусиятини тўғри ифодаловчи эфир­нинг эластик моделини асослашга бағишланган биринчи иш ҳисобланади. Унинг яратган назарияси шаффоф моддалардан қайтган ва синиб ўтган ёруғлик интенсивлиги учун тўғри қонунлар берган. У нурнинг иккиланма синиш қонуниятларини тўғри акс эттирган. Френедь яратган қонунлар тажрибалар натижалари билан жуда яхши мос келди ва келгусида ҳар қандай янги назария тўғрилигининг критерийси бўлди. Френелнинг ишлари 1824 йилда Навье (1785—1836), 1828 йилда Пуассон (1781 — 1840), 1830 йилда Коши, 1838 йилда Грин (1793—1841) ва бошқаларишлаб чиққан эластик назариянинг тараққиёти учун туртки бўлиб хизмат қилди. Ёруғ­ликнинг эластик назариясининг катта қийинчиликларидан бири шундаки, назарияда эластик муҳитда кўндаланг тўлқинлар билан бирга, албатта, бўйлама тўлқинлар ҳам вужудга келади деган фикр мавжуд бўлиб, бу эса оптикавий ҳодисаларда кузатилмайди. Назарияни шу фактга мос келтириш мақсадида турли тадқиқотчилар турли-туман одатдан ташқари фаразлар қилдилар. Френель ўз назариясида эфир абсолют сиқилмайди деб қабул қилган. Бу билан у эфир синдирувчи муҳитда вакуумдагига нисбатан катта зичликка эга деган яна бир ноаниқ тахмин қилган. Шунингдек, нурнинг иккиланма синиш назриясини яратишда эфирнинг кристаллардаги эластиклиги улардаги йўналишларга боғлиқ деб фараз қилишта тўғри келди. Френель ёруғлик тебранишлари қутбланиш текисликларига перпендикуляр текисликда юз беради деб ҳисоблаган. Гарчи Френель кашф қилган ёруғлик процессларини бошқарувчи қонунлар тажриба билан жуда яхши мос тушган бўлса ҳам, Френелнинг ёруғликнинг эластик назариясини асослаш мақсадида ўйлаб топган қатор гипотезалари мутлақо ихтиёрий эди. Шунинг учун ўша даврнинг кўпчилик машҳур олимлари: Коши, Грин, Ф. Нейман (1798—1895), Мак Келлог (1809—1847), В. Томсон (Кельвин,18241907), Кирхгоф, Кеттелер, Рэлей ва бошқалар бу муаммони, чегаравий шартларини қатъий назарда тутган холда эластик назария методларидан фойдаланиб бошқача ҳал этиш йўлини топишга уринганлар. Ёруғликнинг эластик назариясининг улар, ўйлаб топган турли вариантлари назарияга фақат унча ишончли бўлмаган турли-туман тахминларни киритиш билангина тажрибага мос келтирилган. Масалан, Коши ёруғлик эластик назариясининг уч хил вариантини ишлаб чиқди. Биринчи вариантда (1830) у ёруғлик тебранишлари қутбланиш текислигига параллел ҳолда содир бўлади деб фараз килган. Иккинчи вариантда (1836) Коши биринчи вариантга қарши бўлган нуқтаи назарда турган. Иккала назария ҳам тажрибага мос келмайдиган натижаларга олиб келган. Коши бу иккала вариантда эфирнинг барча моддалардаги зичлиги ўзгармас, эластиклик эса турли қийматларга эга бўлади деб фараз қилган. Коши назариянинг учинчи вариантида (1839) эфир абсолют сиқилувчан деб ҳисоблаган. Лекин бу вариантга мос келган муҳит турғун бўлмаган.
1835 йилда Мак Келлог ва Ф. Нейман эфирнинг ҳамма моддадаги зичлиги бир хил, эластиклик бир моддадан иккинчи моддага ўтишда ўзгаради, ёруғлик тебранишлари қутбланиш текислигида юз беради, деган тахминларни киритган ҳолда ёруғликнинг эластик наза­риясининг янги вариантини ишлаб чиқдилар. Улар ўз назарияларида бўйлама тўлқинларни ҳисобга олмадилар. Натижада уларнинг назариялари Френель топган қайтиш қонунларини берди.
Грин ёруғлик назариясини чегаравий шартларии қатъий назар­да тутган ҳолда яратишга уринди. Лекин у ёруғликнинг соф элас­тик назарияси мақсадга олиб келмаслигига ишонч ҳосил қилди. Мак Келлог 1837 йилда бошқа йўлдан борди, яъни у эфир факат эластик ротацион деформациялар юз берадиган муҳитдан иборат, деб фараз қилди. Бундай муҳит ҳаракат тенгламасининг математик кўриниши кейинчалик Максвелл яратган электромагнит назария тенгламалари билан ўхшаш бўлган. Ёруғликнинг механикавий назарияси асосида ёруғлик дисперсиясининг турли хил назарияла­ри яратилди. Бу масала билан Коши, Ф. Нейман, Буссинеск (1842— 1929), Зельмейер, Кеттелер, Гельмгольц (1821 - 1894) ва бошқалар шуғулланганлар. Резонанс принципини биринчи бўлиб татбиқ қилган Зельмейер назарияси (1871) энг катта қизиқиш уйғотган. Зель­мейер назарияси аномал дисперсияни тушунтира олиш даражасида эди. Лекин унда тебранаётган атомлар йўқотадиган энергия ҳисобга олинмаган. Бу камчиликни Гельмгольц бартараф этди.
Ёруғликнинг эластик назариясини яратган буюк олимларнинг беқиёс меҳнати, шубҳасиз, катта натижалар берди. Лекин улар ягона физикавий концепцияга таянмаган эдилар. Шунинг учун электромагнит назариянинг майдонга келиши механикавий назарияларга бўлган қизиқишни тезда пасайтирди, чунки оптикавий ҳодисаларни тушунтира олган исталган механикавий назария электр ҳодисаларини ҳам тушунтириши лозим эди. Бундай вазифани эса механикавий назария ҳал қилиб беролмас эди.