Открытие инфракрасного излучения


1800 год         ВеликобританияВеликобритания,

Англия

Гипотеза о существовании невидимых «тепловых» лучей является весьма древней.

В последней четверти XVIII в. широкое применение паровых машин в металлургической и химической промышленности, тесно связанных с тепловыми процессами, стимулировало развитие учения о теплоте.

Открыте Уильямя Гершеля (1800 г.)

Фридрих Вильгельм (Уильям) Гершель родился в Ганновере (Германия) 15 ноября 1738 г. С детства занимался музыкой и играл в оркестре, как и его отец. В возрасте 19 лет перебрался в Англию, где приобрёл известность как музыкант и преподаватель музыки. Интерес к музыкальной теории привёл Гершеля к математике. От неё увлечение перешло на оптику, через которую он познакомился с астрономией. Не имея средств для покупки телескопа, Гершель стал сам шлифовать зеркала и конструировать телескопы, а в дальнейшем сам изготавливал оптические приборы как для собственных наблюдений, так и на продажу. В области астрономии Гершелю принадлежат множество достижений и открытий: изготовление самого большого телескопа своего времени, открытие планеты Уран, открытие спутников Сатурна и Урана, открытие двойных и кратных звёзд, составление каталогов звездных скоплений и туманностей. На сайте вы найдете отдельную статью о выдающейся личности Уильяма Гершеля.

В начале 1800 г. Гершель заметил, что стекла различных цветов, употребляемые как светофильтры телескопов, по-разному поглощают свет и тепло солнечных лучей. Это показалось Гершелю любопытным, и он провел серию опытов для того, чтобы уточнить распределение интенсивности теплового воздействия по спектру солнечных лучей, получаемому посредством стеклянной призмы. Помещая чувствительный термометр с зачерненным шариком и каж­дую цветную полосу солнечного спектра, Гершель обнаружил, что показа­ния термометра увеличиваются по мере продвижения от фиолетовой полосы к красной. У него возникла мысль, что возрастающее тепловое действие лу­чей не должно оборваться на красных лучах, дающих максимум теплоты. Впервые в истории науки Гершель стал измерять температуру за пределами спектра и обнаружил существование невидимых лучей, «обладающих наи­большей нагревательной силой».

О своем открытии Гершель сделал сообщение на заседании Лондонского Королевского общества 27 марта 1800 г. Спустя примерно месяц он сделал второе сообщение о проведенных двадцати экспериментах, которые показали, что невидимые тепловые лучи отражаются и преломляются так же, как и ви­димый свет. В этих экспериментах Гершель использовал металлическое зер­кало, установленное под углом 45° за пределами красной полосы спектра, а также стальное вогнутое зеркало и стеклянную призму.

Придерживаясь корпускулярной теории света Ньютона, он утверждал, что «лучистая теплота идентична со светом». В процессе дальнейших иссле­дований свойств теплового излучения Гершель стал сомневаться в правиль­ности этого вывода и уже в третьем сообщении (15 мая 1800 г.) пытался дока­зать «поразительные существенные различия между светом и теплотой». В частности, он отмечал различия в прохождении лучей через разные ве­щества. «Оба вида лучей, — писал Гершель, — подчинены различным зако­нам сродства, и, следовательно, они по своей природе различны, несмотря на то, что имеют большое подобие в отношении преломления и отражения».

Любопытно, что за пределами собственно астрономии и ближайших к ней областей физики научные взгляды Гершеля были весьма причудливы. Он, например, полагал, что все планеты обитаемы, что под горячей атмосферой Солнца находится плотный слой облаков, а ниже — твердая поверхность планетарного типа, и т. п.

Продолжение исследований

Открытие Гершеля произвело сильное впечатление на его современников, однако, недостаточная убедительность некоторых его опытов и сомнения са­мого Гершеля послужили поводом для противоречивых толкований его от­крытия. Наиболее рьяным противником идеи существования невидимого из­лучения, способного производить тепловые эффекты, выступил английский физик Джон Лесли — профессор Эдинбургского университета. Он утверждал, что понятие о невидимых лучах содержит в себе внутреннее противоречие и считал, что «воображаемые невидимые солнечные лучи являются ничем иным, как нагретым воздухом, окружающим светящееся тело».

Для проверки результатов Гершеля Лесли самостоятельно провел ана­логичный эксперимент, разложив солнечный спектр с помощью призмы из флинтгласа. Измерение температуры производилось специально сконструи­рованным для этого эксперимента дифференциальным ртутным термометром.

Лесли обнаружил увеличение показаний термометра по мере продвиже­ния от голубой полосы спектра к красной, где температура была максималь­ной. За пределами же красной полосы не было замечено никакого увеличения температуры. Лесли утверждал, что опыты Гершеля выполнены недостаточно тщательно, подвержены многочисленным неточностям и вообще представ­ляются «неразумной затеей».

Лесли поддержал ректор Эдинбургского университета Давид Брюстер, который считал, что в опытах Гершеля нагревались сами призмы и испуска­ли тепловые лучи. Критика Лесли, несмотря на ошибочное отрицание реаль­ного существования инфракрасных лучей, имела и положительное значение. Она вскрыла непоследовательность в рассуждениях Гершеля и явилась толч­ком для развязывания дискуссии, способствовавшей выяснению природы теп­лового излучения.

Одним из первых признал открытие Гершеля Пьер Прево. Он считал его решительным доказательством аналогии между световыми и тепловыми лу­чами. «Различие между прохождением света и теплоты сквозь тела, — писал он, — не свидетельствуют о различии или тождестве света и теплоты». Идеи Гершеля были поддержаны также английским физиком Томасом Юнгом, который уже в 1802 г. высказал предположение о том, что световые лучи от­личаются от тепловых лишь частотой колебаний. По его мнению, открытие Гершеля о меньшей преломляемости невидимых лучей по сравнению с види­мыми явилось крупнейшим со времен Ньютона.

Вслед за открытием Гершеля целая плеяда исследователей начала искать положение участка в спектре, соответствующего максимуму теплового эф­фекта. Среди них следует назвать Энглфилда, Вюнша, Берара и Поуэла. Большую ясность в противоречивые результаты, полученные ими, внес Зеебек, показав, что в призмах из флинтгласа такой максимум всегда обнаруживается за пределами красного конца спектра.

К 1830 г. опыты Гершеля были повторены в достаточном количестве для того, чтобы считать окончательно установленным факт существования невидимых лучей, расположенных за красной частью видимого солнечного спектра. Эти лучи позже были названы французским физиком Беккерелем инфракрасными.

Ссылка на источник: http://teplonadzor.ru/otkrytie-ik-izlucheniya/


Фотографии о событии

Видеозаписи о событии



Связь с другими материалами

Достопримечательности

1953

Юрьевская пещера Юрьевская пещера

Города