Frans_Hals_-_Portret_van_René_Descartes.jpg Historie VIII. Optika Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Časový přehled historie optiky Rozdělení historie optiky časové rozlišení tří disciplín optiky 1. Geometrická (paprsková) optika 2. Fyzikální (vlnová) optika 3. Kvantová (fotonová) optika hlavní protagonisté 1. Fermat, Snell, Descartes, Kepler, Hooke, Newton 2. Huygens,Young, Fresnel, Maxwell 3. Einstein, Planck, de Broglie korpuskulární vlnová Pierre de Fermat 1607 - 1665 francouzský matematik, královský soudce, velká Fermatova věta 1637, x, y, z tehdy celá čísla, n > 2, důkaz – okraj stránek knih, upřesnil Heronův princip - Fermatův princip, vyjadřující nejmenší čas namísto nejkratší dráhy při šíření světla z bodu v prvním prostředí do bodu v druhém Pierre_de_Fermat.jpg velkáFermatovavěta.jpg Základní+principy+šíření+světlaFermat.jpg Willebrord Snell 1580 - 1626 holandský matematik, astronom, zákon lomu 1621, triangulační spis Holandský Eratosthenes 1617 matematický spis Cyklometrika 1621, Thomas Harriot kolem roku 1600 objevil zákon lomu, ale nepublikoval 225px-Willebrord_Snellius.jpg Snell_-_Cyclometricus,_1621_-.jpg Johannes Kepler 1571 - 1630 zákon lomu, spis Optická část astronomie René Descartes 1596 - 1650 francouzský filozof, matematik, fyzik, Descartes - latinsky Kartesius, žáci karteziánci, žil převážně v Holandsku, zakladatel racionalismu, Cogito ergo sum - Myslím, tedy jsem, spis Rozprava o metodě 1637, abychom dobře směřovali svůj rozum a hledali pravdu ve vědách šest kapitol a přílohy Dioptrika, Meteory, Geometrie 1. Úvahy týkající se věd 2. Základní pravidla metody 3. Několik pravidel morálky, vyvozených z metody 4. Důkazy o jsoucnosti Boha a lidské duše neboli základy metafyziky 5. Řád otázek přírody 6. Věci žádoucí pro pokrok v přírodním bádání 200px-Descartes_Discours_de_la_Methode (1).jpg René Descartes Dioptrika myšlenka korpuskulární teorie se objevila u Descarta při odvození zákona odrazu a lomu, které je založeno na analogii mezi drahou pružné kuličky a světelného paprsku, zákon přímočarého šíření světla je důsledkem zákon setrvačnosti. Směr pohybu částice v obou prostředích určil úvahou o rozkladu její hybnosti, odtud závěr, že při lomu ke kolmici se rychlost částice zvyšuje Jev - duha Výklad duhy - historie první výklad Aristotelés ze Stageiry 4. stol. př. n. l. spis Meteorologika duha je zvláštním druhem odrazu slunečního světla od dešťových mraků, světlo se odráží pod stálým úhlem - vznik známého oblouku duhových mraků, správný výklad oblouku duhových mraků, duha není materiální objekt, r. 200 Alexander z Afrodisie, popsal existenci mezi hlavním a vedlejším obloukem duhy temnější pás - Alexandrův pás Roger Bacon 1220 - 1294, anglický filozof, vědec, r. 1266 měřil úhel mezi paprsky duhy a dopadajícími paprsky, zjistil hodnotu 42o, sekundární duha byla asi o 8o výše. Dietrich von Freiberg 1240 - 1318 , 1304 názor - duhu je schopna vytvořit každá kapka sama o sobě, experimenty se skleněnou kulovou nádobou - zvětšenou vodní kapku, sledoval chod světelných paprsků … Theodoric_of_Freiberg,_De_Iride_III,2,5_1.jpg René Descartes výklad duhy Descartes popsal experiment se skleněnou kulovou nádobou naplněnou vodou, zavěšenou tak, aby na ni dopadaly sluneční paprsky, postavil se zády ke Slunci a pohyboval kulovou nádobou nahoru a dolů, v spodní části objevil duhové barvy tehdy, jestliže přímka ab ve směru jeho pozorování svírala s přímkou sa úhel přibližně 42 stupňů Descartesschemaduhy.png Obsah obrázku duha, příroda, tráva, exteriér Popis byl vytvořen automaticky René Descartes Dioptrika - Zákon odrazu a lomu světla vycházel z mechanické představy o povaze světla, proto analogie mezi dopadem světla a dopadem kuličky na rozhraní dvou prostředí, šíření světla - šíření tlaku částic, které se předává okamžitě, tedy předpokládal nekonečnou rychlost světla -….jev duhy Descartes1.png René Descartes Rozprava o metodě - Dioptrika Výklad duhy ty stejné barvy, ale slabší a v opačném pořadí objevil v horní části kulové nádoby tehdy, jestliže přímky ac a sa svíraly úhel 52 stupňů, postupným zakrýváním míst, kde předpokládal chod světelných paprsků zjistil, že v prvním případě procházely paprsky drahou sdcba a v druhém shgea. Pochopil, že primární duha vzniká v důsledku dvojnásobného lomu a jednom odrazu a sekundární duha při dvojnásobném lomu a dvojnásobném odrazu. Descartesschemaduhy.png 220px-Descartes3.jpg René Descartes Dioptrika Descartes si představoval si, že část vodních kapek má tvar hranolu, o kterém již bylo známo, že má schopnost převracet bílé světla v různobarevné spektrum, odlišné rozložení těchto hranolků vzhledem k oku pozorovatele je příčinou toho, že ve dvou obloucích duhy se barvy nacházejí v opačném pořadí, nevyložil však, jakým způsobem hranol tvoří barvy, při stupu do kapky platí zákon lomu, index lomu vody 4/3 , při výstupu z kapky s výzkumem duhy souvisí podstata barev, Descartes uvedl: ,,…podstata barev…tkví jen v tom, že tyto malé částice se neotáčejí tak rychle, jak je jim to vlastní, pokud neexistuje zvláštní příčina, která by jim v tom překážela, takže zelená barva vzniká tam, kde se neotáčejí příliš pomalu, a modrá tam, kde se otáčejí pomaleji…“ René Descartes - duha při každém odrazu se značná část světla ztrácí, z toho plyne, že sekundární oblouk je mnohem slabší než primární oblouk, paprsky, které se odrážejí nebo pouze lámou, ke vzniku duhy nepřispívají, Descartes 1637 vyložil poprvé kvantitativně vlastnosti duhy z hlediska geometrické optiky, Descartes - duha při každém odrazu se značná část světla ztrácí, z toho plyne, že sekundární oblouk je mnohem slabší než primární oblouk, paprsky, které se odrážejí nebo pouze lámou, ke vzniku duhy nepřispívají, Descartes 1637 vyložil poprvé kvantitativně vlastnost, výpočty pro n = 1,3368, což odpovídá zelené části spektra, jeho duha tak tenká zelená… Výklad - duha Isaac Newton 1643 - 1727 duha ct12-newtonsrainbow.jpg.jpg Thomas Young 1773 - 1829 Descartes a Newton nezkoumali jeden podstatný prvek jevu, duhy vyšších řádů, prostá geometrická optika tento jev přehlížela Thomas Young vyložil podružné duhové oblouky r. 1804, paprsky blízké duhovému, tj. paprsku tvořícímu hranu duhy, procházejí vždy po párech, které mají mírně odlišné optické dráhy, proto interferují někdy se zesilují a jindy zeslabují, dráhové rozdíly paprsků závisejí na rozměru kapky, jemná struktura duhy bude závislá na velikosti kapek později George Biddell Airy r. 1838 vyložil, jak se zmenšováním kapek roste šířka duhy a klesá její barevná sytost, výklad vyšších řádů duhy Francesco Maria Grimaldi 1618 - 1663 italský matematik, fyzik, optik, astronom, působil v Boloni, na základě analýzy experimentů formuloval první zákonitosti spis Fyzikálně-matematický traktát o světla, barvách a duze 1665 optický spis, objev difrakce - latinské slovo dis (opak, negace) + frangere (lámat), první experimenty s průchodem světla přes malý otvor, přičemž do získaného světelného kuželu umístil tenký drát, objevil dva jevy: 1. Rozšíření stínu v porovnání se stínem, který by měl vzniknout podle zákonů geometrické optiky. 2. Na obě strany od centrálního stínu ležely tři barevné pásy (modré blížeji ke stínu a červené vzdáleněji). Z experimentu Grimaldi učinil závěr, že světlo se šíří nejen přímočaře, ale také se může odklánět - ohýbat na překážkách. Francesco_Maria_Grimaldi.jpg Francesco Maria Grimaldi Grimaldi uvedl: ,, Podobně jako okolo kamene hozeného do vody vznikají od středu kruhové vyvýšeniny vody, přesně tak okolo stínu neprůhledného předmětu vznikají lesklé pásy, které podle tvaru předmětu buď se šíří v délce, nebo se ohýbají za současného vzniku duhy. V dalším experimentu sledoval difrakci na štěrbině, přerušovanou čarou jsou zakreslené paprsky osvětlující stínidlo v oblasti geometrického stínu. Některé jeho názory byly protikladné, nedokázal vyjádřit podstatu jevů. Vyslovil hypotézu o původu barev světla v důsledku různé rychlosti kmitání látky. Nelze ho považovat za zakladatele vlnové teorie světla. difrakce.png Robert Hooke 1635 - 1703 r. 1665 vydal Hooke spis Micrographia, vedle mikroskopu a jeho použití je v něm podrobně popsán vznik barev na tenkých vrstvách, navazoval na spis Experimenty a úvahy týkající se barev irského chemika, fyziky, filozofa Roberta Boyla 1627-1691, v němž se hovořilo o zabarvení předmětů závisících na absorpční schopnosti těchto povrchů, ve stejném období r. 1669 dánský vědec Erasmus Bartholinus 1625-1698 publikoval spis Pokusy s krystaly islandského vápence, které odhalují podivný a nezvyklý lom světla v kterém je popisován jev, rozdvojení paprsku, pro jeden z nich určil Bartholinus index lomu 5/3, pro druhý se mu nepodařilo stanovit index lomu, objevil existenci optické osy islandského vápence, směr, podél něhož se paprskem nerozdvojuje 800px-Rasmus_Bartholin.jpg Robert Hooke Micrographia - tři optická pozorování, zkoumání dvou problémů - povahu světla a příčinu vzniku barev v tenkých vrstvách, což spolu souvisí, podle Hooka je světlo velmi rychlý kmitavý pohyb, odmítl Descartovu představu rotačního pohybu částic… Hooke: ,,Proto předpokládáme, že obrázek ACFD představuje fyzikální paprsek, a ABC a DEF - matematické paprsky, kterou jsou vedené ze vzdáleného bodu svítícího tělesa přes homogenní průzračné prostředí LLL; DA, EB a FC jsou malé části zaokrouhleného impulzu, které proto musí protínat paprsky pod pravým úhlem . Tyto paprsky se střetávají s rovinným povrchem prostředí OG, v kterém lépe propouští světlo a při šikmém dopadu na něho, bude se v prostředí MMM lámat ke kolmici k povrchu. “ Micrographia.png Robert Hooke - Isaac Newton tradiční pohled na světlo vyjádřil Hooke slovy:,, světlo je jednoduchý a rovnoměrný pohyb, nebo chvění homogenní a susceptibilní (tj. vnímavé ) substance, která se okamžitě šíří ve formě sférické vlny na libovolnou pomyslnou vzdálenost od svítícího tělesa…“ Dále se obrátil na Newtona: ,,Myslím, že pro pana Newtona nebude příliš obtížné dát vysvětlení všech jevů – nejen barevného odrazu, poskytovaného hranolem a barvy kapalných a pevných látek, ale i zabarvení tenkých vrstviček, což se jeví nejobtížnější problém.“ Newton:,,Sehnal jsem trojúhelníkový skleněný hranol, abych s ním prováděl pokusy s jedinečným zjevem barev. Za tímto účelem, po zatemnění mého pokoje a…tímto způsobem byla objevena skutečná příčina délky obrazu, která spočívala v tom, že se světlo skládá z paprsků s odlišnou refrakcí, které nezávisle na rozdílnosti jejich dopadu procházejí k různým částem stěny v souladu s jejich stupněm refrakce. Newton: Optika, tři knihy o odrazu, lomu a ohybu světla v barvách Isaac Newton 1643 - 1727 spis Nová teorie světla a barev 1675 a jeho závěry: 1. Světelné paprsky se navzájem liší schopností projevovat tu nebo jinou zvláštní barvu, podobně jako se odlišují stupněm lámavosti. 2. K určitému stupni lámavosti patří jedna a ta stejná barva a naopak 3. Pokud se mi podařilo zjistit, barva a stupeň lámavosti jsou vlastní jakémukoliv druhu paprsků a nemohou se změnit ani lomem ani jiným žádným způsobem. 4. Změny barev mohou zdánlivě vznikat, jestliže máme libovolnou směs paprsků různých druhů 5. Proto musíme rozlišovat dva druhy barev: jedny jsou prvotní, jednoduché a druhé, které jsou z nich složené 6. Přesně takové stejné barvy, jako jsou barvy jednoduché, se mohou získat míšením 7. Nejpodivnější a nejnádhernější směsí barev je bílá barva 8. V tom je příčina toho, proč má světlo obyčejně bílou barvu; neboť světlo je složitou směsí paprsků všech druhů a barev vysílaných různými částmi svítících těles.“ Newton - Optika r. 1704 Newton dospěl k závěru, že bílé světlo, které bylo před ním považováno za čistou a stejnorodou substanci, představuje ve skutečnosti směs paprsků různých barev. Uváděl:…,,nejvíce ohromující a zázračná je směs, dávající bělost. Neexistuje ani jeden druh paprsku, který by v jednotlivosti ji mohl vyvolat…Často jsem s nadšením pozoroval, jak všechny barvy hranolu, když jsem je nechával se sbíhat a znovu se směšovat tak, jak byly ve světle dopadajícím na hranol, reprodukovaly úplné a dokonale bílé světlo, vůbec se nelišící od přímého slunečního světla…“ 800wmNewtonrozklad.jpg Isaac Newton spis Optika začíná konstatováním: ,,mojí snahou v této knize není vysvětlovat vlastnosti světla hypotézami, ale je objasnit a dokázat pomocí úvah a experimentů. Proto uvedeme dopředu tyto předpoklady a axiómy.“ Následovalo osm definic a osm axiomů, pomocí kterých byly formulované teorémy (úlohy), příklady: ,,Postulát I. Teorém I. Paprsky, které se liší barvou, liší se i stupněm lámavosti.“ ,,Postulát IV. Teorém III. Pomocí skládání paprsků můžeme získávat barvy zdánlivě podobné barvám homogenního světla, ale ne pokud jde o neměnitelnost barev a stavbu světla.“ ,,Postulát V. Teorém IV. Homogenní světlo se láme správně, bez jakéhokoliv rozšiřování, rozštěpování anebo rozptylování paprsků a nejasný obraz předmětů pozorovaných přes lámající látky za pomoci nehomogenního světla vzniká díky různé lámavosti různých druhů paprsků“ Isaac Newton ze spisu Optika uvádíme experiment, kdy Newton získal čisté barvy z bílého světla, jehož zdrojem byl kruhový otvor F. V nepřítomnosti hranolu ABC by čočka MN vytvářela obraz otvoru I. Po umístění hranolu ABC hned za čočkou se obraz posunul a roztáhl na úsečku pt. Použitím různých druhů čoček a hranolů Newton dosáhl toho, že délka obrazu pt byla v poměru k jeho šířce jako 72 : 1. Z uvedeného vytvořil závěr, že světlo získaného obrazu je 71 krát méně smíšené jako sluneční světlo. Newtonovo zařízení obsahuje základní prvky přístrojů, v kterých se na získávání spekter používají hranoly - hranolový spektrograf. Newtonhranol.png Lom světla vyložil tak, že částice je do hustšího prostředí více přitahována, tedy i urychlena. Vzhledem k charakteristické vlastnosti světla - přímočarosti, Newton se přiklonil k teorii korpuskulární. Leonhard Euler 1707-1783 spis Nová teorie světla a barev 1746, proti korpuskulární teorii světla, světlo je podélné kmitání pružného éteru, použil matematickou teorii šíření rozruchů v pružném prostředí, analytickou metodu, matematický aparát elementární vlnové optiky, což umožnilo řešení jednoduchých interferenčních úloh, spis Pokusy fyzikálního vysvětlení barev na nezvyklých tenkých površích 1752 zkoumal jevy spojené s interferencí světla na tenkých vrstvách, mylně ji vysvětloval rezonancí částic éteru, která měla vznikat v úzké mezeře mezi skly při pokusech s Newtonovými kroužky, barvy objasňoval prostřednictvím rezonance spis Listy jedné německé princezně o některých otázkách fyziky a filozofie 1768-72 obsahovaly námitky proti korpuskulární teorii světla, ,, každá jednoduchá barva souvisí s určitým počtem knitů vykonaných za určitý čas“ , vyslovil předpoklad, že červené světlo odpovídá delším vlnovým délkám a fialové světlo kratším vlnovým délkám Thomas Young 1773 - 1829 angličan širokých zájmů, lékař, znalec mnoho jazyků, egyptolog, fyzik, poslední muž, který věděl a uměl všechno…zkoumal světlo → referáty před Královskou společností 1801-1803, výsledky experimentálních a teoretických výzkumů, později spis Přednáškový kurs přírodní filozofie a mechaniky 1807 Thomas Young formuloval princip interference 1803, vycházel z podobnosti akustických a optických jevů, ,,k podobným jevům dochází, kdykoliv se směšují dva podíly světla; a to je co nazývám všeobecným zákonem interference světla.“, hypotéza - světlo představuje podélné pravidelné vlnění. Přednáškový kurs přírodní filozofie a mechaniky 1807 : ,,K tomu, aby se mohly účinky dvou světelných paprsků skládat, je nevyhnutelné, aby vycházely z jednoho zdroje a aby přicházely do jednoho bodu různými drahami, co se týká směru, které se navzájem příliš neliší. Tento rozdíl v drahách můžeme získat pomocí difrakce, odrazu, lomu anebo pomocí libovolné kombinace těchto jevů.“ Vycházel z experimentu difrakce světla na dvou štěrbinách – 1802, vznik interference předpokládal dva koherentní zdroje. 220px-young.png Young_Diffraction (1).png Thomas Young Thomas_Young_by_Briggs.jpg Thomas Young z popsaného experimentu na dvou štěrbinách jako první vypočítal přesné hodnoty vlnových délky různých barev v optickém spektru z principu interference odvodil řadu důsledků (zhušťování kruhů v Newtonově experimentu, zmenšování rychlosti světla v opticky hustším prostředí) zavedl termín fyzikální optika - zdroje světla, rychlost jeho šíření, rozklad světla, vliv hustoty prostředí na šíření světla … studoval pružnost materiálů, jejich odolnost vůči nárazu, zkoumal lomovou mechaniku, viz Youngův modul pružnosti přestože se opíral o experimenty, jeho krédem bylo: ,,vyhnout se nutnosti experimentovat, zvláště jsou-li nákladné…bystrý nápad byl spíše cílem mé ctižádosti než experimentální ilustrace…“ Augustin Jean Fresnel 1788 - 1827 francouzský stavební inženýr, první práce se týkaly ohybových a chromatických jevů při průchodu světla kolem tenkého drátku, výklad vycházel z Huygensova principu a principu interference světla, který sám nezávisle objevil 1815, psal články, korespondoval s Youngem: ,,Mně se zdá, že to, co jste mi přenechal k dořešení v různých partiích optiky, bylo stejně obtížné jako to, co jste již vytvořil. Posbíral jste květy a já pak pracně obnažoval kořeny.“ rozvoj vlnové teorie světla vycházel z předpokladu, že světelné vlny postupující éterem jsou příčné vlnění, Fresnelův mechanický model světla, rychlost šíření vlnění v prostředí závisí na vlnové délce, při jejím zadání je tím menší, čím více lámající je prostředí Fresnel: ,,Teorie světelných kmitů má takové vlastnosti a požadované cenné přednosti. Díky této teorii se nám podařilo objevit nejsložitější zákony optiky, předpovědět které bylo velmi obtížné.“ Výsledky optických výzkumů shrnul do spisu Pojednání o difrakci světla 1819 Augustin Jean Fresnel spis Pojednání o difrakci světla 1819 Augustin Jean Fresnel ,,Nechť C je zdroj světla - bod, AG neprůzračné těleso, AME vlna, která přišla do A a částečně je zadržována tělesem. Předpokládám, že se rozděluje na nekonečně mnoho malých oblouků Am´, m´m, nM, Mn, nn´, n´n´´. Proto, abychom získali intenzitu světla v bodě P, v jakémkoliv z následujících poloh vlny BPD je nezbytné hledat výslednici všech elementárních vln, které tam byly poslány každou z částí prvopočáteční vlny, jestliže by tato část působili izolovaně. Protože impuls, který byl udělen všem částem prvopočáteční vlny, měl směr normály, pak pohyb, který se tyto části snaží předat éteru, musí být více intenzivní v tom směru…“ Fresnel1.png Pojednání o difrakci světla 1819 Augustin Jean Fresnel kmitání částic éteru, jednotlivé částice kmitají ve směru krátkých šipek Augustin Jean Fresnel Huygensův-Frenelův princip: ,,Kmity světelné vlny v každém z jejich bodů můžeme zkoumat jako součet elementárních pohybů, které byly zaslány v tomto okamžiku všemi působícími izolovanými částmi této vlny zkoumané v jakémkoliv ze svých předchozích poloh. “ Výpočet difrakce dvěma metodami: a) Fresnelovy zóny - stanovení poloh difrakčních pásů (maxim, minim) b) Fresnelovy integrály - určení poloh pásů a intenzity světla Další rozvoj ,,budovy vlnové optiky“ je spojován se jménem astronoma Johna Fredericka Herschela 1791 - 1871, konstrukce zrcadlových dalekohledů, pozorování, tvorba katalogů …,,i kdyby teorie interference nebyla pravdivou - zasloužila by si, aby pravdivou byla.“ Augustin Jean Fresnel dioptrická úprava čoček světel majáků soustavou segmentizovaných čoček používaných dosud 800px-Fresnel_lens.svg.png Fresnel_lighthouse_lens_diagram.png 800px-MuseeMarine-phareFresnel-p1000466.jpg 220px-Augustin_Fresnel.jpg Étienne-Louis Malus 1775 - 1812 francouzský inženýr, fyzik, matematik, zabýval se převážně světlem, objevil polarizaci světla odrazem 1809 a dvojlom světla v krystalech 1810, spis Teorie dvojlomu světla v krystalických látkách, zavedl pojem polarizace světla, formuloval Malusův zákon o změně intenzity polarizovaného světla, spolupracoval s dalšími Etienne-Louis_Malus.jpg Francois Dominique Arago 1786 - 1853 francouzský fyzik, matematik, astronom, zabýval se elektřinou, optikou, zkoumal polarizaci světla, Měsíce, komet, potvrdil, že jde o odražené světlo François_Arago_par_Ary_Scheffer.jpg David Brewster 1781 - 1868 anglický fyzik, matematik, objevil r. 1811, že odražený paprsek je také částečně polarizován, později objevil základní zákon, že je plně polarizován, jestliže svírá s lomeným paprskem pravý úhel 800px-Brewsters-angle.svg.png David-Brewster.jpg brewstersequation.jpg ΘB Brewsterův úhel George Biddell Airy 1801 - 1892 královský astronom, anglický matematik, fyzik, rozvíjel vlnovou optiku, difrakci transactionsofca05camb_0307.jpg George Biddell Airy centrální skvrna při difrakci na kruhovém otvoru (dalekohledu) - Airyho skvrna Airy_disk_D65.png Airy-3d.svg.png Christian Doppler 1803 - 1853 rakouský fyzik a matematik, působil v Praze, životopis, spis O barevném světle dvojhvězd 1842 Doppler_Christian_Andreas_portrait.jpg Christian Doppler Karolinum v Praze 25. května 1842, zasedání přírodovědné sekce České královské společnosti nauk, pojednání O barevném světle dvojhvězd , pět posluchačů, mezi nimi matematik Bernard Bolzano 1781-1848, který pochopil význam Dopplerova objevu, téhož roku článek v Pojednání královské české společnosti nauk, Dopplerův výklad obsahoval chyby: 1. přecenění velikosti radiálních rychlostí složek dvojhvězdy 2. nedocenění intenzity ultrafialové a infračervené části spektra 3. připsání hvězdám libovolnou vlastní barvu Shrnuto neměl správné o spektrálním složení světla hvězd, o jejich hodnotách rychlosti. V závěru článku prorocká slova: ,,S přesvědčením očekávám, že jím (Dopplerovým principem) bude určována barva nebeských těles, otázka, zda se pohybují, kam a s jakou rychlostí, jaké vzdálenosti nás dělí jeden od druhého, stejně jako i rozřešení mnohých druhých otázek.“ Christian Doppler ve spisu O barevném světle dvojhvězd diskutoval, zda světlo je příčná vlna, s éterovými částicemi oscilujícími kolmo ke směru šíření, barva světla je projevem frekvence světelné vlny v oku pozorovatele, pro frekvenční posuv odvodil rovnice, nevycházející z žádného experimentu, v Dopplerově době neměl k dispozici tak rychle se pohybující zdroje světla či zvuku, proto jeho matematické spekulativní odvození vycházelo z dvojhvězd v astronomii tehdy již známých, domníval se, že přirozená barva hvězd je bílá a že při svém pohybu hvězd směrem k nám či od nás se posouvá celé jejich spektrum, barva složek dvojhvězdy by se tak měly periodicky měnit. Matematicky zdůvodnil, proč se mění kmitočet záření, tedy barva světla, jestliže se zdroj záření pohybuje. Doppler mlčky předpokládal, že rychlost světla nezávisí na rychlosti zdroje, tedy éter je nepohyblivý… Armand Hyppolyte Fizeau 1819 - 1896 francouzský fyzik, astronom, přednáška Akustika a optika 1848, věnovaná šíření vln v případě, že se zdroj a pozorovatel pohybují příklad zvukových vln, předpokládal, že pohybující se zdroj spojitě vysílá tón o konstantní frekvenci, přijatá frekvence bude rozdílná od vysílané, protože zvukové vlny se šíří jako kulové slupky ve všech směrech stejnou rychlostí, ale z různých středů, experimenty hudba – vlak, analogie mezi tóny a barvami, objasnění posuvu čar ve spektrech nebeských těles, Fizeau šest let po Dopplerovi potvrdil, že když se zdroj a pozorovatel přibližují, pozorovaná frekvence roste úměrně relativní rychlosti, a když se vzdalují, pozorovaná frekvence klesá experimenty na určení rychlosti světla Hippolyte_Fizeau.jpg Armand Hyppolyte Fizeau První přímé měření rychlosti světla metodou rotujícího ozubeného kola, N zubů a N mezer, v experimentu N = 720, f = 12,6 Hz, D = 8 633 m. Fizeaupokus.png rychlostsvětla.png Albert Abraham Michelson 1852 - 1931 americký fyzik, měření rychlosti světla metodou rotujícího zrcadla, N. c. 1907 - přesné optické přístroje, spektroskopické a metrologické výzkumy Michelson1926a.jpg Albert Abraham Michelson 1927 800px-Albert_Abraham_Michelson2.jpg James Clerk Maxwell 1831 - 1879 článek Dynamická teorie pole 1865 kapitola Elektromagnetická teorie světla Maxwell se vzdal mechanických modelů popisující elektromagnetické jevy, z jeho rovnic vyplývalo, že směr vektoru magnetické síly je kolmý na směr šíření elektromagnetické vlny, tedy elektromagnetické vlny jsou příčné, rychlost jejich šíření je dána elektrickými a magnetickými vlastnostmi prostředí, myšlenka souvislosti elektromagnetických a optických jevů totožnost podstaty světla a elektromagnetických vln závislost indexu lomu na magnetických a elektrických charakteristikách prostředí elmag vlna.gif Albert Einstein 1879 - 1955 Einstein vyšetřoval vlastnosti elektromagnetického vlnění bez odkazu na klasické oscilátory, formuloval kvantovou teorii světla z vlastností záření absolutně černého tělesa, fotoefekt, fotoluminiscence Einstein dodal, že tyto jevy lze lépe pochopit za předpokladu, že ,,musíme předpokládat, že stejnorodé světlo se skládá ze zrn energie… světelných kvant, nevelkých porcí energie, které se šíří ve vakuu rychlostí světla.“ Albert Einstein - fotoelektrický jev článek O jednom heuristickém aspektu týkajícím se vzniku a přeměny světla - výklad fotoelektrického jevu ,,Tradiční názor, že energie světla je rozložena spojitě v oblasti tímto světlem ozářené, působí při snaze o objasnění fotoelektrických jevů popsaných v Lenardově průkopnickém článku velké potíže.“ Fotoelektrický jev Einsteinova rovnice fotoelektrického jevu Ek = h . f – Wv vyložila všechny pozorované zákonitosti, ale nebyla hned přijata všemi americký fyzik Robert Millikan 1868 - 1953 prováděl experimenty na vyvrácení Einsteinovy interpretace fotoelektrického jevu. Bez úspěchu, konstatoval: ,,Strávil jsem deset let svého života testováním Einsteinovy rovnice a navzdory všem svým očekáváním - jsem byl v roce 1915 přinucen konstatovat její nepochybné experimentální potvrzení, nehledě na veškerou její nerozumnost, která se zdála být v rozporu se vším, co jsme věděli o interferenci světla.“ Max Planck r. 1913 uvedl: ,,Skutečnost, že možná někdy ve svých spekulacích (Einstein) přestřelili, jako například ve své hypotéze světelných kvant, by mu neměla být vyčítána Niels Bohr r. 1921 napsal: …,,Na druhou stranu záření musí být popsáno klasickou elektromagnetickou teorií. “ Fotoelektrický jev fotoelektrický jev popsal německý fyzik Heinrich Hertz 1857 - 1894 r. 1887, pozoroval přeskok elektrické jiskry mezi zinkovými koulemi při osvětlení ultrafialovým zářením při zkoumání vlastností elektromagnetických vln, jev dále nezkoumal… Fotoelektrický jev ruský fyzik Alexander Stoletov 1839 - 1896 v letech 1888 - 1890 osvětloval kondenzátor tvořený kovovou deskou a kovovou síťkou, který byl připojen na potenciálový rozdíl z baterie, zjistil 1. ozařování vodiče z něj uvolňuje záporný náboj 2. pro každý ozařovaný materiál existuje minimální frekvence, od které dochází k uvolňování záporného náboje 3. k uvolňování náboje dochází okamžitě po dopadu záření Následné experimenty podle schématu Philippa Lenarda 1862 - 1947 po roce 1898 upřesnily a doplnily představy o jevu, a. kinetická energie elektronů roste s frekvencí dopadajícího záření b. na jeho intenzitě (při konst. frekvenci) nezávisí Lenard nesouhlasil s Einsteinovým výkladem fotoelektrického jevu