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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
Espectro de luz. Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. Descartes ya en 1629 descubrió el curso de los rayos en un prisma y en vasos de varias formas. Incluso inventó mecanismos para pulir vidrios. El profesor escocés Gregory construyó un modelo de telescopio notable para su época, basado en la teoría de los espejos cóncavos. Así, ya entonces, la óptica práctica había alcanzado un importante grado de perfección y era una de las ciencias que más ocupaba el mundo científico de entonces. En 1666 cuando Newton comenzó la investigación óptica, la teoría de la refracción ha avanzado muy poco desde la época de Descartes. Había teorías y conceptos muy confusos sobre los colores del arcoíris y los colores de los cuerpos: casi todos los científicos de esa época se limitaban a afirmar que este o aquel color representa una "mezcla de luz con oscuridad" o una combinación de otros. colores. No hace falta decir que un hecho tan obvio como la coloración iridiscente, observada cuando los objetos se ven a través de un prisma oa través de un vidrio óptico de mala calidad, era muy conocido por todos los involucrados en la óptica. Pero todos estaban firmemente convencidos de que todo tipo de rayos, al pasar por un prisma o por una lupa, se refractan exactamente de la misma manera. La coloración y los bordes iridiscentes se atribuyeron únicamente a la rugosidad de la superficie del prisma o del vidrio. Al principio, Newton se esforzó mucho en pulir lupas y espejos. Estos trabajos lo introdujeron empíricamente en las leyes básicas de la reflexión y la refracción, con las que ya estaba teóricamente familiarizado gracias a los tratados de Descartes y James Gregory. Newton comienza una serie de experimentos, que luego el gran científico mismo describió en detalle en sus escritos. "A principios de 1666, es decir, cuando estaba ocupado moliendo vidrios ópticos no esféricos, saqué un prisma de vidrio triangular y decidí usarlo para probar el famoso fenómeno de los colores. Para este fin, oscurecí mi habitación y Hice un pequeño agujero en las persianas para que pasara un rayo de sol muy fino, coloqué un prisma en la entrada de la luz para que se refractara en la pared opuesta, al principio la vista de la Los colores brillantes y vibrantes resultantes de esto me divirtieron, pero después de un rato, obligándome a mirarlos más de cerca, me sorprendió su forma alargada, de acuerdo con las conocidas leyes de refracción, esperaría que fueran redondos. En los lados, los colores se limitaban a líneas rectas, y en los extremos, el desvanecimiento de la luz era tan gradual que era difícil determinar exactamente cuál era su forma, incluso parecía ser semicircular. Comparando la longitud de este espectro de colores con su ancho, descubrí que es unas cinco veces más grande. La desproporción era tan insólita que despertó en mí más que la habitual curiosidad, el deseo de averiguar cuál podía ser su causa. Es poco probable que el diferente grosor del vidrio o el borde entre la luz y la oscuridad puedan causar tal efecto de luz. Y decidí en un primer momento estudiar precisamente estas circunstancias e intenté qué pasaría si la luz pasara a través de vidrios de diferentes espesores, o a través de agujeros de diferentes tamaños, o cuando se instalara un prisma al aire libre, de modo que la luz pudiera refractarse antes de ser estrechado por el agujero. . Pero he encontrado que ninguna de estas circunstancias es esencial. El patrón de colores en todos los casos fue el mismo. Entonces pensé: ¿algunas imperfecciones del vidrio u otros accidentes imprevistos podrían ser la razón de la expansión de los colores? Para probar esto, tomé otro prisma, similar al primero, y lo coloqué de tal manera que la luz, pasando a través de ambos prismas, pudiera refractarse en sentidos opuestos, con el segundo prisma devolviendo la luz a la dirección desde la cual el primero lo desvió. Y así, pensé, los efectos ordinarios del primer prisma serían destruidos por el otro, mientras que los inusuales serían realzados por las múltiples refracciones. Resultó, sin embargo, que el haz que el primer prisma dispersaba en una forma alargada era redondeado por el segundo prisma con tanta claridad como si no hubiera atravesado nada en absoluto. Así, cualquiera que sea la causa del alargamiento, no se debe a irregularidades fortuitas. A continuación, pasé a una consideración más práctica de lo que puede producir una diferencia en el ángulo de incidencia de los rayos provenientes de distintas partes del Sol. Y por experiencia y cálculos, se me hizo evidente que la diferencia en los ángulos de incidencia de los rayos provenientes de diferentes partes del Sol no puede causar, después de su intersección, una divergencia de un ángulo sensiblemente mayor que aquel en el que previamente convergido, el valor de este ángulo no es más de 31 32 minutos; por lo tanto, se debe encontrar otra razón que pueda explicar la aparición de un ángulo de dos grados cuarenta y nueve minutos. Entonces comencé a sospechar si los rayos, después de pasarlos por el prisma, eran curvilíneos, y si, según su mayor o menor curvilinealidad, no tendían a distintas partes de la pared. Mi sospecha aumentó cuando recordé que había visto a menudo una pelota de tenis que, cuando se golpeaba oblicuamente con una raqueta, describía una línea curva similar. Para la pelota se informa en este caso tanto de movimiento circular como de traslación. Ese lado de la pelota donde los dos movimientos concuerdan debe empujar y empujar el aire adyacente con más fuerza que el otro lado y, por lo tanto, excitará proporcionalmente más resistencia y reacción del aire. Y por eso mismo, si los rayos de luz fueran cuerpos esféricos (hipótesis de Descartes) y, al moverse oblicuamente de un medio a otro, adquirieran un movimiento circular, tendrían que experimentar una mayor resistencia del éter que los lava. desde todos los lados de ese lado. , donde los movimientos son consistentes, y se doblarían gradualmente hacia el otro lado. Sin embargo, a pesar de toda la plausibilidad de esta suposición, no observé ninguna curvatura de los rayos al verificarla. Y además (que fue suficiente para mi propósito), observé que la diferencia entre la longitud de la imagen y el diámetro del agujero por donde pasaba la luz era proporcional a la distancia que los separaba. Eliminando gradualmente estas sospechas, llegué por fin al experimentum crucis, que fue el siguiente: tomé dos tablas y coloqué una de ellas directamente detrás del prisma de la ventana, para que la luz pudiera pasar a través de un pequeño orificio hecho en ella para este propósito y caí sobre la otra tabla, la cual puse a una distancia como de 12 pies, y también se le hizo un agujero para que pasara algo de la luz. Entonces coloqué otro prisma detrás de esta segunda tabla de tal manera que la luz, habiendo pasado a través de estas dos tablas, pudiera seguir a través del prisma, refractándose de nuevo en él antes de chocar contra la pared. Una vez hecho esto, tomé el primer prisma en mi mano y lentamente lo giré hacia adelante y hacia atrás, aproximadamente alrededor del eje, de modo que diferentes partes de la imagen que caía sobre el segundo tablero pudieran pasar sucesivamente a través del orificio en él, y pude observar donde se arrojó la pared rayos segundo prisma. Y vi, al cambiar estos lugares, que la luz que tendía a ese extremo de la imagen, en el que se produjo la mayor refracción por el primer prisma, experimentó en el segundo prisma una refracción mucho mayor que la luz dirigida al otro extremo. Y así se descubrió la verdadera razón de la longitud de esta imagen, que no puede ser otra que el hecho de que la luz consiste en rayos de diferente refracción, que, independientemente de la diferencia en su aparición, inciden en distintas partes de la pared según con sus grados de refracción..." Varias “sospechas” infundadas –así llamaba Newton a sus hipótesis– finalmente le llevaron a la idea de realizar el siguiente experimento. Así como al comienzo de su análisis aisló un fino haz de rayos solares blancos, ahora se le ocurrió la idea de aislar parte de los rayos refractados. Este fue el segundo y más importante paso en el análisis del espectro. Al darse cuenta de que en su experiencia la parte violeta del espectro siempre estaba arriba, la azul abajo, y así sucesivamente hasta la parte inferior roja, Newton intentó aislar los rayos de un color y estudiarlos por separado. Tomando una tabla con un agujero muy pequeño, Newton la aplicó a la superficie del prisma que mira hacia la pantalla y, presionándola contra el prisma, la movió hacia arriba y hacia abajo, y sin dificultad logró aislar monocromáticos, por ejemplo, solo rojo, rayos que pasan por el pequeño agujero del tablero. Se estudió más a fondo un nuevo haz de rayos rojos puros, aún más fino. Al pasar rayos rojos a través del segundo prisma. Newton vio que se refractaban nuevamente, pero esta vez todo era casi igual. Newton incluso pensó que era exactamente igual, es decir, consideraba que los rayos monocromáticos eran completamente homogéneos. Después de repetir el experimento con el amarillo, el violeta y todos los demás rayos, finalmente comprendió la característica principal que distingue a ciertos rayos de los rayos de otros colores. Al pasar por el mismo prisma unos rayos rojos, otros violetas, etc., finalmente se convenció de que la luz blanca está formada por rayos de diferente refrangibilidad y que el grado de refracción está estrechamente relacionado con la calidad de los rayos, es decir, su color. . Resultó que los rayos rojos son los menos refractables y así sucesivamente hasta los más refractarios: el violeta. Newton formuló las conclusiones del mayor descubrimiento de la siguiente manera: "1. Así como los rayos de luz difieren en el grado de refracción, también difieren en su tendencia a exhibir tal o cual color particular. Los colores no son cualidades de la luz resultantes de refracciones o reflejos en los cuerpos naturales (como generalmente se considera), pero son cualidades naturales e innatas, diferentes en diferentes rayos... 2. El mismo grado de refracción siempre corresponde al mismo color, y el mismo color siempre corresponde al mismo grado de refracción. Y la conexión entre los colores y la refracción es muy precisa y clara: los rayos o concuerdan exactamente en ambos aspectos, o no concuerdan proporcionalmente en ellos. 3. Los patrones de color y el grado de desviación inherente a cada tipo particular de rayos no cambian ni por refracción ni por reflexión de los cuerpos naturales, ni por ninguna otra causa que yo pueda observar. "Las teorías de Newton hicieron posible el desarrollo de la física como ciencia exacta", escribe Vladimir Kartsev en su libro. "Comenzó a acercarse cada vez más a las matemáticas y a alejarse cada vez más de la filosofía. Una carta que describe experimentos y conclusiones enviada por Newton al editor de Philosophical Transactions debería Antes de su publicación, fue necesario someterse a pruebas en la Royal Society, para ser escuchado y discutido allí. Esto sucedió el 8 de febrero de 1672... ... Fue el primer artículo científico de Newton. La resonancia inusual que recibió un trabajo tan pequeño, su enorme influencia en el destino de Newton y el destino de la ciencia en su conjunto, obligan a nuestros contemporáneos a mirar más de cerca lo nuevo que trajo al mundo de la investigación científica. Este artículo marca el advenimiento de una nueva ciencia: la ciencia de los nuevos tiempos, una ciencia libre de hipótesis sin fundamento, basada únicamente en hechos experimentales firmemente establecidos y en razonamientos lógicos estrechamente relacionados con ellos. Ahora, a fines del siglo XX, es difícil apreciar el sensacionalismo y lo inusual de este pequeño artículo de Newton. Pero las mentes más profundas del siglo XVII discernieron rápidamente en letra minúscula las "ideas locas", conduciendo al final a una explosión de ideas establecidas y habituales, que, a su vez, sólo recientemente triunfaron sobre la metafísica aristotélica. El descubrimiento de la refracción diferente de los rayos sirvió como punto de partida para una serie de descubrimientos científicos. El mayor desarrollo de la idea de Newton ha llevado en tiempos recientes al descubrimiento del llamado análisis espectral. Autor: Samin D.K.
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