Yorug’lik to’lqinlarining ko’ndalang to’lqin ekanligi

Yorugʻlikning tabiati haqida birinchi ilmiy gipoteza XVII asrda aytilgan. 1672-yilda I. Nyuton yorugʻlikning korpuskulyar (lotincha korpuskula–zarracha demakdir) nazariyasiga asos soldi. Bu nazariyaga koʻra yorugʻlik manbadan har tarafga tarqaluvchi zarrachalar oqimidan iborat. Shu davrda X. Gyugens tomonidan yorugʻlikning toʻlqin nazariyasi ishlab chiqildi. X. Gyugensning tasavvurlariga koʻra, yorugʻlik alohida muhitda tarqaluvchi va barcha jismlar ichiga singuvchi toʻlqindan iboratdir.

1-rasm

Ikkala nazariya ham alohida-alohida uzoq vaqt mavjud boʻlib keldi va yorugʻlik tarqalishining oʻsha vaqtda tajribalardan maʼlum boʻlgan qonunlarini ikkala nazariya ham maʼlum darajada izohlab berar edi. Yorugʻlik toʻlqin ham, zarra ham emas, u murakkab tabiatga ega boʻlib, bir vaqtning oʻzida uzluksiz elektromagnit toʻlqin xossalariga, ham diksret foton xossalariga ega. Interferensiya va difraksiya hodisalarini oʻrganishda yorugʻlik toʻlqinlari boʻylama yoki koʻndalang toʻlqinlar ekanligi toʻgʻrisidagi masala ikkinchi darajali ahamiyatga ega edi.

Yorugʻlikning elektromagnetik nazariyasidan yorugʻlik toʻlqinlari koʻndalang toʻlqinlar ekanligi bevosita kelib chiqadi. Haqiqatan ham, qisqacha matematik ifodasi Maksvell nazariyasining tenglamalarida mujassamlashgan elektromagnetizm va elektromagnetik induksiya qonunlarining butun majmuasidan bunday xulosa kelib chiqadi: E elektr kuchlanganligi vaqt oʻtishi bilan oʻzgarganda E vektorga perpendikular ravishda yoʻnalgan oʻzgaruvchi H magnit maydoni paydo boʻladi va aksincha. Bunday oʻzgaruvchi elektromagnitik maydon fazoda qoʻzgʻalmay turmay, balki E va H vektorlarga perpendikulyar boʻlgan chiziq boʻylab yorugʻlik tezligi bilan tarqalib, elektromagnitik toʻlqinlar, jumladan yorugʻlik toʻlqinlari hosil qiladi.

Shunday qilib, E, H va toʻlqin frontining v tarqalish tezligidan iborat uch vektor oʻzaro perpendikulyar boʻlib, oʻng vint sistemasini hosil qiladi, yaʼni elektromagnitik toʻlqin koʻndalang toʻlqindir. Agar toʻlqin frontining tarqalish yoʻnalishi va vektorlardan birining, masalan, E ning yoʻnalishi berilgan boʻlsa, boshqasining (H ning)yoʻnalishi bir qiymatli aniqlanadi. Biroq oʻzaro perpendikulyar boʻlgan E va H vektorlar toʻlqin frontining tarqalish yoʻnalishiga (yoki nurga) nisbatan ixtiyoriy vaziyatda joylashgan boʻlishi mumkin. Har bir ayrim holda E va H vektorlar toʻlqin normaliga nisbatan biror vaziyatda joylashadi va toʻlqin normali (yoki nur) elektomagnitik toʻlqinlarning simmetriya oʻqi emas.

2-rasm

Bunday asimmetriya koʻndalang toʻlqinlarga xos boʻlib, boʻylama toʻlqinlar hamisha tarqalish yoʻnalishiga nisbatan simmetrikdir. Shunday qilib, nurga nisbatan asimmetriya koʻndalang toʻlqinni boʻylama toʻlqindan farq qiladigan belgilardan biridir. Yorugʻlik toʻlqinlarining koʻndalang toʻlqinlar ekanligi ularning elektromagnitik tabiati kashf etilishidan ancha oldin tajribada isbotlash uchun ayni mana shu belgidan foydalanilgan: yorugʻlikning elektromagnitik tabiatidan uning koʻndalang toʻlqin ekanligi oʻz-oʻzidan koʻrinib turibdi. Asimmetriyani tajribada tekshirish quroli sifatida, ravshanki, oʻz navbatida asimmetriya, xossasiga ega boʻlgan sistema xizmat qiladi. Yorugʻlik nurini tadqiq etishga yaroqli boʻlgan bunday sistema kristall boʻlishi mumkin, uning atomlari fazoviy panjara tarzida shunday joylashganki, turli yoʻnalishlarda kristallning xossalari turlichadir (anizatropiya). Haqiqattan ham, yorugʻlik toʻlqinlarning koʻndalang toʻlqinlar ekanligi aniqlanishiga xizmat qilgan birinchi hodisa yorugʻlikning kristallardan oʻtishi boʻldi. Island shpatining oʻzidan oʻtgan yorugʻlik nurini ikkiga ajratib, sindirishini 1670-yilda Bartolin kashf qilgan edi. 1690-yilda Gyugens bu hodisani oʻrganib, mana shu yoʻl bilan hosil qilingan nurlarning har biri island shpatinining ikkinchi kristalidan oʻtganda oʻzini odatdagi nurlardan boshqacha tutishini topdi; kristallarning bir-biriga nisbatan tutgan vaziyatiga (orientatsiyasiga qarab nurlarning har biri ikkinchi kristallda ikki nurga ajraladi va bu nurlarning intensivligi har xil boʻladi; kristallarning bir-biriga nisbatan tutgan vaziyatida nur ikkinchi kristallda faqat bitta boʻladi (ikkinchisining intensivligi nolga tushib qoladi). Gyugens oʻzi kashf etgan hodisaning sababini koʻrsatib berolmadi.