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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Espectro de luz. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Descartes já em 1629 ele descobriu o curso dos raios em um prisma e em vidros de várias formas. Ele até inventou mecanismos para polimento de vidro. O professor escocês Gregory construiu um modelo de telescópio notável para a época, baseado na teoria dos espelhos côncavos. Assim, já naquela época, a óptica prática havia alcançado um grau significativo de perfeição e era uma das ciências que mais ocupava o então mundo científico. Em 1666, quando Newton começou a pesquisa óptica, a teoria da refração avançou muito pouco desde a época de Descartes. Havia teorias e conceitos muito inconsistentes sobre as cores do arco-íris e as cores dos corpos: quase todos os cientistas da época se limitavam a afirmar que esta ou aquela cor representava uma "mistura de luz com escuridão" ou uma combinação de outras cores. Escusado será dizer que um fato tão óbvio como a coloração iridescente, observada quando os objetos são vistos através de um prisma ou através de um vidro óptico ruim, era muito conhecido por todos os envolvidos em óptica. Mas todos estavam firmemente convencidos de que todos os tipos de raios, ao passar por um prisma ou por uma lupa, são refratados exatamente da mesma maneira. As bordas coloridas e iridescentes foram atribuídas apenas à rugosidade da superfície do prisma ou vidro. No início, Newton trabalhou duro no polimento de lupas e espelhos. Esses trabalhos o introduziram empiricamente às leis básicas de reflexão e refração, com as quais ele já estava teoricamente familiarizado com os tratados de Descartes e James Gregory. Newton inicia uma série de experimentos, que mais tarde o próprio grande cientista descreveu em detalhes em seus escritos. "No início de 1666, ou seja, quando estava ocupado lixando vidros ópticos não esféricos, peguei um prisma de vidro triangular e decidi usá-lo para testar o famoso fenômeno das cores. fiz um pequeno furo nas venezianas para que um fino raio de sol pudesse passar por ela. Coloquei um prisma na entrada da luz para que ela pudesse ser refratada para a parede oposta. as cores vivas e vibrantes que daí resultaram divertiram-me, mas depois de algum tempo, obrigando-me a olhá-las mais de perto, surpreendi-me com a sua forma alongada, de acordo com as conhecidas leis da refracção, esperava que fossem redondas. Nas laterais, as cores limitavam-se a linhas retas e, nas extremidades, o esmaecimento da luz era tão gradual que era difícil determinar exatamente qual era a sua forma, até parecia ser semicircular. Comparando o comprimento desse espectro de cores com sua largura, descobri que é cerca de cinco vezes maior. A desproporção era tão inusitada que despertou em mim mais do que a curiosidade habitual, o desejo de descobrir qual poderia ser sua causa. É improvável que a espessura diferente do vidro ou a borda entre a luz e a escuridão possam causar esse efeito de luz. E decidi primeiro estudar precisamente essas circunstâncias e tentei o que aconteceria se a luz passasse através de vidros de diferentes espessuras, ou através de orifícios de diferentes tamanhos, ou quando um prisma fosse instalado ao ar livre, para que a luz pudesse ser refratada antes de ser estreitado pelo buraco. Mas descobri que nenhuma dessas circunstâncias é significativa. O padrão de cores em todos os casos foi o mesmo. Então pensei: algumas imperfeições do vidro ou outros imprevistos poderiam ser o motivo da expansão das cores? Para testar isso, peguei outro prisma, semelhante ao primeiro, e o coloquei de tal forma que a luz, passando por ambos os prismas, pudesse ser refratada de maneiras opostas, com o segundo prisma retornando a luz para a direção de onde o primeiro o desviou. E assim, pensei, os efeitos ordinários do primeiro prisma seriam destruídos pelo outro, enquanto os inusitados seriam potencializados pelas múltiplas refrações. Descobriu-se, no entanto, que o feixe espalhado em uma forma alongada pelo primeiro prisma foi trazido pelo segundo prisma tão claramente como se não tivesse passado por nada. Assim, qualquer que seja a causa do alongamento, não é devido a irregularidades aleatórias. Em seguida, passei a uma consideração mais prática do que pode produzir uma diferença no ângulo de incidência dos raios provenientes de diferentes partes do Sol. E por experiência e cálculos, tornou-se óbvio para mim que a diferença nos ângulos de incidência dos raios vindos de diferentes partes do Sol não pode causar, após sua interseção, uma divergência de um ângulo visivelmente maior do que aquele para o qual eles convergiam anteriormente. , mas o valor deste ângulo não é superior a 31 32 minutos; portanto, deve-se encontrar outra razão que possa explicar o aparecimento de um ângulo de dois graus e quarenta e nove minutos. Então comecei a suspeitar se os raios, depois de passá-los pelo prisma, eram curvilíneos e se, de acordo com sua maior ou menor curvilínea, não tendiam para diferentes partes da parede. Minha suspeita aumentou quando me lembrei de ter visto muitas vezes uma bola de tênis que, quando golpeada obliquamente com uma raquete, descrevia uma linha curva semelhante. Pois a bola é informada neste caso tanto de movimento circular quanto de translação. O lado da bola onde os dois movimentos concordam deve empurrar e empurrar o ar circundante com mais força do que o outro lado e, portanto, excitará proporcionalmente mais resistência e reação do ar. E por isso mesmo, se os raios de luz fossem corpos esféricos (hipótese de Descartes) e, ao se moverem obliquamente de um meio para outro, adquirissem um movimento circular, teriam que experimentar maior resistência do éter que os lavava. de todos os lados daquele lado. , onde os movimentos são consistentes, e gradualmente se curvaria para o outro lado. No entanto, apesar de toda a plausibilidade dessa suposição, não observei nenhuma curvatura dos raios ao verificá-la. E além disso (o que foi suficiente para o meu propósito), observei que a diferença entre o comprimento da imagem e o diâmetro do orifício por onde a luz passava era proporcional à distância entre eles. Eliminando gradualmente essas suspeitas, cheguei finalmente ao experimentum crucis, que era este: peguei duas tábuas e coloquei uma delas diretamente atrás do prisma da janela, para que a luz pudesse seguir por um pequeno orifício feito nela para esta propósito e cair na outra tábua, que coloquei a uma distância de cerca de 12 pés, e também foi feito um buraco nela para que um pouco da luz pudesse passar por ela. Coloquei então outro prisma atrás desta segunda placa de tal forma que a luz, tendo passado por ambas as placas, pudesse seguir através do prisma, sendo refratada nele novamente antes de atingir a parede. Feito isso, peguei o primeiro prisma em minha mão e o girei lentamente para frente e para trás, aproximadamente em torno do eixo, de modo que diferentes partes da imagem que caia na segunda placa pudessem passar sucessivamente pelo orifício e eu pudesse observar onde a parede foi lançada raios segundo prisma. E eu vi mudando esses lugares que a luz que tende para aquela extremidade da imagem, para a qual a maior refração ocorreu pelo primeiro prisma, experimentou uma refração muito maior no segundo prisma do que a luz direcionada para a outra extremidade. E assim descobriu-se a verdadeira razão do comprimento desta imagem, que não pode ser outra senão o fato de que a luz consiste em raios de refração diferente, que, independentemente da diferença em sua ocorrência, incidem em diferentes partes da parede de acordo com com seus graus de refração..." Várias "suspeitas" infundadas - como Newton chamou suas hipóteses - finalmente o levaram à ideia de fazer o seguinte experimento. Assim como no início de sua análise ele isolou um fino feixe de raios brancos do sol, agora lhe ocorreu a ideia de isolar uma parte dos raios refratados. Este foi o segundo e mais importante passo na análise de espectro. Percebendo que em sua experiência a parte violeta do espectro estava sempre no topo, azul abaixo, e assim por diante até o vermelho inferior, Newton tentou isolar os raios de uma cor e estudá-los separadamente. Tomando uma placa com um orifício muito pequeno, Newton aplicou-a na superfície do prisma voltado para a tela e, pressionando-a contra o prisma, moveu-a para cima e para baixo e, sem dificuldade, conseguiu a reclusão de uma cor, por exemplo , apenas vermelhos, raios que passavam por um pequeno orifício em uma placa. Um novo feixe ainda mais fino de raios vermelhos puros foi submetido a uma investigação mais aprofundada. Passando raios vermelhos pelo segundo prisma. Newton viu que eles foram refratados novamente, mas desta vez tudo estava quase igual. Newton até pensou que era exatamente o mesmo, ou seja, ele considerava os raios de uma cor completamente homogêneos. Depois de repetir o experimento com os raios amarelo, violeta e todos os outros, ele finalmente entendeu a principal característica que distingue um ou outro dos raios dos raios de outra cor. Passando pelo mesmo prisma ora apenas raios vermelhos, ora apenas raios violetas, e assim por diante, ele finalmente se convenceu de que a luz branca consiste em raios de diferentes refrações e que o grau de refração está intimamente relacionado à qualidade dos raios, ou seja, à a cor deles. Descobriu-se que os raios vermelhos são os menos refratados e assim por diante até os mais refratados - violeta. Newton formulou as conclusões da maior descoberta da seguinte forma: "1. Assim como os raios de luz diferem em seu grau de refração, eles também diferem em sua tendência de exibir uma ou outra cor específica. As cores não são qualidades de luz resultantes de refrações ou reflexos em corpos naturais (como geralmente considerados), mas a essência são qualidades naturais e inatas, diferentes em diferentes raios... 2. O mesmo grau de refração sempre corresponde à mesma cor, e a mesma cor sempre corresponde ao mesmo grau de refração. E a conexão entre cores e refração é muito precisa e clara: os raios ou concordam exatamente em ambos os aspectos, ou não concordam proporcionalmente neles. 3. Os padrões de cor e o grau de desvio inerente a cada tipo particular de raios não são alterados pela refração ou reflexão dos corpos naturais, nem por qualquer outra causa que eu possa observar. "As teorias de Newton possibilitaram o desenvolvimento da física como uma ciência exata", escreve Vladimir Kartsev em seu livro. "Ela começou a abordar a matemática cada vez mais e a se afastar cada vez mais da filosofia. Foi antes da publicação ser aprovada no Royal Sociedade, para ser ouvido e discutido lá. Isso aconteceu em 8 de fevereiro de 1672 ... ... Foi o primeiro artigo científico de Newton. A ressonância inusitada que um trabalho tão pequeno recebeu, sua enorme influência no destino de Newton e no destino da ciência como um todo, obrigam nossos contemporâneos a prestar mais atenção ao novo que ele trouxe ao mundo da pesquisa científica. Este artigo marca o advento de uma nova ciência - a ciência do novo tempo, uma ciência livre de hipóteses infundadas, baseada apenas em fatos experimentais firmemente estabelecidos e em raciocínio lógico intimamente relacionado a eles. Agora, no final do século XNUMX, é difícil apreciar o sensacionalismo e inusitado deste pequeno artigo de Newton. Mas as mentes mais profundas do século XVII rapidamente discerniram em uma pequena letra "idéias loucas", levando ao final a uma explosão de idéias estabelecidas e habituais, que, por sua vez, só recentemente triunfaram sobre a metafísica aristotélica. A descoberta de diferentes refrações de raios serviu de ponto de partida para uma série de descobertas científicas. O desenvolvimento posterior da ideia de Newton levou nos últimos tempos à descoberta da chamada análise espectral. Autor: Samin D. K.
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