Электромагнитная теория света

Максвелл, подобно Фарадею, нигде не настаивает на наглядности всех свойств эфира. Эфир, по представлениям Максвелла, хотя и имееет некоторое сходство с обыкновенным веществом, но в то же время это все же субстнанция особого рода, которую нельзя описать в обычных терминах или наглядно представить.

Максвелл напоминает об открытом Фарадеем (1845) явлении магнитного вращения плоскости света в прозрачных диамагнитных средах 4 и обнаруженном Верде (1856) вращении плоскости поляризации обратного направления и в парамагнитных средах 5 . Он ссылается также на В. Томсона, указавшего, что для объяснения магнитного вращения плоскости поляризации необходимо допустить появление в самой среде вращательного движения под влиянием магнитного поля. “Вращение плоскости поляризации вследствие магнитного воздействия,-пишет Максвелл,-наблюдается только в средах, обладающих заметной плотностью”, в вакууме вращение плоскости поляризации как известно, не наблюдается. “Но свойства магнитного поля,-продолжает Максвелл,-не так уже сильно изменеяются при замене одной среды другою или вакуумом, чтобы позволить нам допустить, что плотная среда дает нечто большее, чнм простое изменение движения эфира. Мы поэтому имеем законное основание поставить вопрос: не происходит ли движение эфирной среды везде, где бы ни наблюдались магнитные эффекты?” 6 . Шаг за шагом приближается Максвелл в VI части своего доклада, носящей необычное заглавие “Электромагнитная теория света”. Прошло уже четырнадцать лет с тех пор, как Фарадей отметил, что передачу магнитной силы можно считать 1 Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М., 1954, с. 253. 2 Там же, с. 256. 3 Там же, с. 254. 4 Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Т. 3. М., 1959, сер. XIX. 5 Vardet E.-C. r. Acad. sci. Paris, 1856, 43, p. 529; 1857, 44, p. 1209. 6 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 255. функцией эфира, ибо вряд ли можно считать вероятным, что эфир, если он существует, нужен только для того, чтобы передавать излучение” 7 . Однако ни открытие магнитнооптических явлений, ни эта глубокая мысль фарадея не привлекали к себе внимание физиков.

Фарадея почитали только как искусного экспериментатора, а теоритические воззрения этого “самоучки” молчаливо отрицались пдавляющим большинством ученых, мысль которых продолжалась вращаться в привычном круге понятий.

Максвелл был первым физиком, внимательно вчитывавшимся в труды Фарадея. И вот в “Динамической теории элктромагнитного поля” (1864) он впервые развил его мысль. “В начале этого доклада,-говорил Максвелл,- мы пользовались оптической гипотенузой упругой среды, через которую распространяютяс колебания света, чтобы показать, что мы имееем серьезные основания искать в этой же среде причину других явлений в той же мере, как и причину световых явлений. Мы рассмотрели электромагнитные явления, пытаясь их объяснить свойствами поля, окружающего наэлектризованные или намагниченные тела. Таким путем мы пришли к определенным уравнениям, выражающим определенные свойства того, что составляет электромагнитное поле, которые выведены только из электромагнитных явлений, достаточными для объяснения распространения света через ту же самую субстанцию” 8 . Максвелл рассматривает распространение плоской волны через поле со скоростью V, причем все электромагнитные величины принимаются функциями выражения w=lx + my = nz -Vt где, l,m,n-направляющие косинусы луча.

Оказывается, что, во-первых, l a + m b + n g = 0 где, a , b , g -составляющие вектора магнитной силы. Таким образом, направление вектора колеблющейся магнитной силы является перпендикулярным к направлению распространения волны, т.е. волны оказываются поперечными, “и такие волны могут обладать всеми свойствами поляризованного света”. Для скорости распространения волны Максвелл получает (в привычных нам выражениях) 1 V = e m Имея ы ыиду, что для воздуха e и m равны примерно единице, Максвелл получает V=v. “Согласно электромагнитным опытам Вебера и Кольрауша 9 ,-говорит он, - v = 310 700 000 метров в секунду является количеством электростатических единиц в одной электромагнитной единице электричества, и это согласно нашему результату должно быть равно скорости света в воздухе или вакууме” 10 . Сопоставив это значение скорости света с данными измерений Физо и Фуко 11 , Максвелл продолжает: “Значение v было определено путем измерения электродвижущей силы, при помощи которой заряжается известной емкости, разряжая конденсатор через гальванометр, чтобы 7 Фарадей М. Цит. соч., с. 461. 8 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 317. 9 Weber W. Werke. Bd 3. Berlin, 1893. 10 Максвелл Дж. К. Цит. соч., с. 321. 11 Fizeau H.-C. r. Acad. sci. Paris, 1862, 55, p. 501, 762. измерить количество электричества в нем в электромагнитных единицах.

Единственным применением света в этих опытах было использование его для того, чтобы видеть инструменты.

Значение V , найденное Фуко, было полученно путем определения угла, на который поворачивается вращающеееся зеркало, пока отраженный им свет прошел туда и обратно вдоль измеренного пути. При этом никак не пользовались электричеством и магнетизмом.

Совпадение результатов, по-видимому, показывает, что свет и магнетизм являются проявлением свойств одной и той же субстанции и что свет является электромагнитным возмущкением, распространяющимся через посредством поля в соответствии с законами электромагнетизма” 12 . Анализируя в своем “Трактате” экспериментальные данные Вебера и Кольрауша, Максвелл полагал, что полученное ими численное значение константы с несколько завышено, так как “свойство твердых диэлектриков, которе назвали электрической абсорбацией, затрудняет точное определение емкости лейденской банки.