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가장 중요한 과학적 발견
간섭. 과학적 발견의 역사와 본질
고대에는 빛의 행동을 관찰하면서 교차하는 두 개의 광선이 마치 아무 일도 없었던 것처럼 계속해서 자신의 길을 가고 있다고 생각했습니다. 그러한 관찰은 빛의 비물질성, 비물질성에 대한 믿음을 강화했습니다. 그러나 이것이 실제로 일어나는 일입니까? 뉴턴 그는 상호 작용, 즉 안경사가 말하는 것처럼 광선이 서로 간섭하는 것을 관찰하는 실험을 처음으로 시작했습니다. 그는 평평한 유리판 위에 얇은 렌즈(볼록면이 아래로 향함)를 올려 쐐기 모양의 공극을 만들었다. 그런 다음 과학자는 먼저 백색광으로 그 틈을 비춘 다음 다른 주요 유색 광선으로 차례로 비췄습니다. Newton은 공기 쐐기의 유리 경계에서 반사된 광선이 분명히 서로 상호 작용한다는 점에 주목했습니다. 백색광을 비추면 틈에 번갈아 가며 색상과 무지개 빛깔의 고리가 나타납니다. 이전에 프리즘을 사용하여 얻은 유색 광선이 틈을 통과하면 밝은 고리와 어두운 고리가 나타납니다. 뉴턴은 그의 통상적인 상세한 결론 없이 이 실험을 떠났다. 분명히 과학자는 수행 할 수없는 추가 연구가 필요한 숨겨진 현상이 있다고 결정했습니다. XNUMX세기에야 두 명의 뛰어난 연구원인 Jung과 Fresnel이 과학에 와서 Newton이 제시한 고전 광학의 구축을 "완성"했습니다. Thomas Young (1773–1829), 다재다능한 과학자, 직업 의사, 매우 다재다능한 관심을 가진 사람-체조 선수 및 음악가, 이집트 학자로도 알려져 있습니다. 그와 관련된 흥미로운 일화가 있다. XNUMX세 때 Thomas는 글을 잘 쓸 수 있는지 확인하기 위해 영어로 몇 구절을 반복하라는 요청을 받았습니다. 청년은 시험장에서 평소보다 더 오래 머물렀다. Thomas Young의 새로운 교사는 무능함을 비웃을 준비가 되어 있었습니다. 그러나 학생이 그에게 종이 한 장을 건네자 주어진 문구가 다시 쓰여졌을 뿐만 아니라 XNUMX개(!) 다른 언어로 번역되었습니다. 융은 광학에 관한 그의 첫 번째 연구에서 인간의 눈의 수정체가 가변 곡률을 가진 렌즈임을 보여주었다. 특수 근육이 렌즈를 늘리고 압축하여 망막에서 먼 물체와 가까운 물체 모두의 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 융은 이 안과 검진을 했을 때 겨우 스무 살이었다. 왕립 학회는 즉시 그를 회원으로 선출했습니다. Jung의 비판적 마음에 Newton의 이론은 완전히 만족스럽지 않은 것처럼 보였습니다. 특히 용납 할 수없는 그는 연기가 나는 불씨와 같은 작은 소스 또는 태양과 같은 거대한 소스에서 방출되는지 여부에 관계없이 빛 입자 속도의 일정성을 고려했습니다. 그리고 무엇보다도 Newton의 "공격"이론은 그에게 불분명하고 불충분 해 보였고 Newton은 얇은 판의 착색을 설명하려고했습니다. 이 현상을 재현하고 반성한 끝에 Jung은 이 현상을 얇은 판의 첫 번째 면에서 반사된 빛과 판으로 투과된 빛이 두 번째 면에서 반사된 빛과 그런 다음 첫 번째를 통해 종료되었습니다. 이러한 중첩은 입사 단색광을 약화시키거나 강화시킬 수 있습니다. Jung이 중첩에 대한 아이디어를 어떻게 생각해 냈는지는 정확히 알려져 있지 않습니다. 이것은 귀가 감지하는 소리가 주기적으로 증가하고 감소하는 소리 박동 연구의 결과로 발생했을 가능성이 있습니다. 1801년부터 1803년까지 왕립 학회에 제출된 1807개의 논문에서 몇 년 후 XNUMX년 런던에서 출판된 요약 작업 "자연 철학 및 기계 예술 강의 과정"에서 Jung은 결과를 제공합니다. 그의 이론적이고 실험적인 연구. 그는 Newton의 Principia 세 번째 책의 XXIV 문장을 여러 번 인용했는데, 여기에서 Halley가 필리핀 군도에서 관찰한 비정상적인 조수는 Newton이 파도의 중첩 결과로 설명했습니다. 이 특별한 예에서 Jung은 간섭의 일반적인 원리를 소개합니다. "일정한 속도로 호수 표면을 가로질러 흐르는 일련의 동일한 파도가 호수의 출구로 이어지는 좁은 수로로 들어간다고 상상해 보십시오. 다른 유사한 이유로 같은 크기의 또 다른 일련의 파도가 있다고 상상해 보십시오. 파동의 첫 번째 시스템과 동시에 동일한 속도로 동일한 채널에 도달하면서 흥분됩니다. 이 두 시스템 중 어느 것도 다른 시스템을 방해하지 않지만 그들의 동작은 합산됩니다. 하나의 파동 시스템이 다른 시스템의 꼭지점과 일치하면 함께 더 큰 크기의 파동 집합을 형성하지만 한 파동 시스템의 상단이 다른 시스템의 고장 위치에 있으면 정확히 채울 것입니다 이러한 실패와 수로의 물 표면은 균일하게 유지될 것입니다 가벼운 이 중첩을 나는 빛의 일반 법칙이라고 부릅니다. 간섭을 얻으려면 두 광선이 동일한 소스에서 나와야 하며(정확히 동일한 주기를 갖도록) 다른 경로를 통과한 후 동일한 지점에 도달해야 하며 거의 평행하게 진행해야 합니다. 따라서 Jung은 계속해서 공통 기원의 빛 두 부분이 서로 다른 경로를 따라 거의 같은 방향으로 눈에 들어올 때 광선 경로의 차이가 일부의 배수와 같으면 빔이 최대 강도를 얻습니다. 특정 길이이며 중간 경우에 최소 강도를 갖습니다. 이 특징적인 길이는 다른 색상의 빛에 따라 다릅니다. 1802년에 Jung은 "두 개의 구멍이 있는" 고전 실험에 대한 간섭 원칙을 강화했는데, 아마도 Grimaldi의 유사한 실험에 영향을 받았을 가능성이 있지만 사용된 설치의 특성으로 인해 간섭의 발견으로 이어지지는 않았습니다. Young의 경험은 잘 알려져 있습니다. 투명 스크린에서 핀 끝으로 촘촘하게 간격을 둔 두 개의 구멍을 뚫고 창의 작은 구멍을 통과하는 햇빛으로 구멍을 비춥니다. 불투명 스크린 뒤에 형성된 두 개의 라이트 콘은 회절로 인해 확장되고 부분적으로 겹치며 겹치는 부분에서 균일한 조명 증가를 제공하는 대신 일련의 번갈아 가며 어두운 밴드와 밝은 밴드를 형성합니다. 한 구멍이 닫히면 줄무늬가 사라지고 다른 구멍의 회절 고리만 나타납니다. 이 밴드는 두 개구부가 햇빛이나 인공 광원으로 직접 조명을 받으면(Grimaldi의 실험에서와 같이) 사라집니다. 융은 파동 이론을 동원하여 이 현상을 매우 간단하게 설명합니다. 한 구멍을 통과한 파동의 딥이 다른 구멍을 통과한 파동의 마루에 중첩되어 그 효과가 서로 상쇄되는 곳에서 어두운 띠가 얻어진다고 과학자는 말합니다. 두 개의 구멍을 통과한 두 개의 마루 또는 두 개의 딥이 합산되는 경우 가벼운 림이 얻어집니다. 이 경험을 통해 Jung은 다양한 색상의 파장을 측정할 수 있었습니다. 그는 적색광의 경우 0,7미크론, 익스트림 바이올렛의 경우 0,42미크론의 파장을 얻었습니다. 이것은 물리학의 역사에서 빛의 파장에 대한 최초의 측정이며 그 놀라운 정확성에 주목해야 합니다. 그의 간섭 원리로부터 Jung은 여러 가지 다른 결과를 추론했습니다. 그는 얇은 층을 착색하는 현상을 고려했습니다. 과학자는 가장 작은 세부 사항까지 설명했습니다. Jung은 Newton이 발견한 경험적 법칙을 도출하고, 주어진 색상의 빛의 주파수가 변하지 않는다는 점을 고려하여 Newton의 실험에서 렌즈 사이의 공극을 물로 대체했을 때 속도의 감소로 고리가 압축되는 것을 설명했습니다. 굴절률이 더 높은 매질에서 빛의 Jung이 "... 광원, 전파 속도, 중단 및 감쇠, 다른 색상으로의 분할, 다른 대기 밀도, 빛과 관련된 기상 현상, 빛과 관련된 특정 물질의 특수한 속성. 뉴턴 시대 이후로 광학 현상 이론에 가장 중요한 공헌을 한 영의 연구는 당시 물리학자들에게 불신의 시선을 받았고, 영국에서는 무례한 조롱거리가 되기까지 했습니다. 이는 융이 명백히 비간섭 현상에 간섭의 원리를 적용하려 했다는 사실과, 지금도 여전히 느껴지고 당시에는 더욱 더 느껴졌을 제시의 어떤 애매모호함 때문이기도 하다. 부분적으로 Jung이 나중에 비난했듯이 라플라스, Jung이 때때로 충분히 엄격하지 않고 때로는 피상적 인 실험에 만족했다는 사실. 비교적 늦게 과학에 관심을 갖기 시작한 도로 공학자 오거스틴 프레넬(Augustin Fresnel, 1788~1827)도 빛이 에테르의 파동 운동이라는 생각에서 출발했다. 과학자의 뛰어난 재능을 제 시간에 알아 차리고 평생 그를 도왔던 Fresnel의 "좋은 천재"Francois Arago는 회고록에 다음과 같이 썼습니다. 그는 언어를 배우려는 성향을 전혀 느끼지 않았고, 단순한 기억에 기반한 지식을 싫어했으며, 명확하고 확실하게 입증된 것을 암기했습니다. 처음에 Fresnel은 시골 광야에서 일했습니다. 그는 Jung의 실험에 대해 전혀 몰랐기 때문에 반복했습니다. 그리고 Fresnel은 Jung과 유사한 장애물 주위에서 빛이 구부러지는 것에 대해 설명했습니다. 나중에 이미 파리에서 작업하면서 Fresnel은 두 개의 서로 다른 광학 매체의 경계에서 발생하는 광학 프로세스를 정확하게 설명하는 수학 방정식을 받았습니다. 다양한 프레넬 공식은 광학 작업에 자주 사용되어 의심할 여지없이 이 지표에서 첫 번째 위치를 차지합니다. Fresnel은 서로 약간의 각도로 설정된 두 개의 거울을 사용하여 스크린에 햇빛을 비추어 간섭 패턴을 만들 것을 제안했습니다. 유명한 과학자이자 물리학에 관한 많은 대학 교과서의 저자인 Robert Pohl은 얇은 운모 판에 빛을 비추어 간섭을 일으키는 많은 청중을 제안했습니다. 플레이트에서 반사된 빛은 간섭 무늬가 선명하게 보이는 대형 스크린에 부딪힙니다. 간섭 현상은 간섭계라는 장치에서 널리 사용됩니다. 간섭계는 예를 들어 금속 표면의 청결도를 제어하는 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 저자: Samin D.K.
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