Планк М. Введение в теоретическую физику.
Том 4: Оптика. Пер. с нем. Т.4 № 70. Изд. стереотип.

Оглавление

Предисловие ко второму изданию

Новое издание отличается от предыдущего лишь небольшими изменениями и дополнениями.

Берлин – Грюневальд, декабрь 1930 г.

Предисловие к первому изданию

При выборе содержания и характера изложения предлагаемой книги я основывался на тех положениях, которые руководили мною при составлении ранее появившихся в том же издательстве трех частей настоящего труда, предназначенного для первого серьезного введения в теоретическую физику. При том объеме, который имеет в настоящее время теоретическая физика, и здесь опять речь может итти лишь о скупом выборе из имеющегося крайне богатого материала. При этом решающим было в первую очередь ограничение рамками классической волновой теории в ее применении к средам непрерывной плотности. Поэтому я имел возможность уделить больше внимания систематическому изложению и развитию высказываемых положений, а также их связи с другими отделами теоретической физики. Этим обусловлены многочисленные ссылки на предшествующие тома настоящего труда, в которых цифра 1 указывает на общую механику, 2 – на механику деформируемых тел и 3 – на теорию электричества и магнетизма.

Но если в первых частях книги можно было рассматривать материю как непрерывную среду с непрерывно меняющимися свойствами, то при изложении дисперсии оказывается необходимым отказаться от такого представления. Так как, однако, при изложении теоретической оптики дисперсия не может быть опущена, то в последней части книги я ввел атомистический метод рассмотрения. При этом я пытался наметить также естественный переход и к квантовой механике. Мне кажется правильным не только из педагогических соображений, но и по существу дела подходить к квантовой механике, так же как и к теории относительности, на основе классической теории при помощи соответствующего обобщения.

В конце книги приведен, как и раньше, алфавитный указатель всех определений и важнейших высказанных положений.

Берлин – Грюневальд, июль 1927 г.

Введение в теоретическую оптику

§ 1. Физическая оптика образует специальный отдел электродинамики, охватывающий быстро меняющиеся поля. Особенное ее значение состоит в том, что она обнимает ту область физики, где возможны наиболее тонкие измерения и вследствие этого возможно наиболее глубокое проникновение в подробности физических процессов. Вместе с тем в оптике яснее, чем в других областях физики, проявляется своеобразная тенденция научного исследования – оставить первоначальную исходную точку – чувственные ощущения – и построить наши физические понятия на более объективных основаниях. В то время как важнейшие оптические понятия – понятия света и цвета – развились первоначально из впечатлений нашего глаза, в современной физике понятия света и цвета не имеют ничего общего с непосредственными ощущениями, но относятся к электромагнитным волнам и периодам колебаний; это развитие вполне оправдывается принесенными им богатыми плодами.

§ 2. В качестве исходной точки удобнее всего взять общую систему уравнений Максвелла для электромагнитного поля в покоящихся телах и притом в той специальной форме, которую они имеют для прозрачных немагнитных тел. Так как прозрачность тела связана с отсутствием превращения электромагнитной энергии в теплоту, то все прозрачные тела являются электрическими изоляторами, в которых вектор J электрического тока (проводимости) везде и всегда равен нулю. Вместе с проводниками исключаются из рассмотрения и все сильно намагничиваемые вещества, а для остальных можно без заметной ошибки отождествить магнитную индукцию В с напряжением магнитного поля Н. Тогда уравнения поля согласно 3, (3) принимают простую форму:

(1) D = c rot H Н = – c rot E

вместе с добавочными уравнениями 3, (49) и (51):

(2) div D = 0, div H = 0.

Здесь Е обозначает напряжение электрического поля, Н – напряжение магнитного поля, D – электрическую индукцию, с – критическую скорость.

Эта система уравнений охватывает оптику всех прозрачных веществ. Входящие в них переменные играют лишь роль вспомогательных величин, так как они не могут быть непосредственно измерены. Величиной, к определению которой сводятся все оптические измерения и вычисление которой является, в сущности говоря, задачей каждой оптической теории, служит вектор потока электромагнитной энергии 3, (26), равный:

(3) S c/(4pi)[E, H],

который обусловливает интенсивность излучения по величине и направлению.

Для дальнейшего исследования этих уравнений надо принять во внимание связь между вектором электрического напряжения Е к вектором индукции D; эта связь и определяет характер оптического поведения определенного вещества. В соответствии с видом этой связи мы разобьем весь подлежащий рассмотрению материал на три части и рассмотрим последовательно оптику изотропных однородных сред, кристаллооптику и оптику неоднородных сред вместе с явлениями дисперсии и абсорбции.

Об авторе

Планк Макс (Max Karl Ernst Ludwig Planck)

Выдающийся немецкий физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике, член-корреспондент Петербургской академии наук (1913), почетный член АН СССР (1926), член Лондонского королевского общества (1926), член Берлинской АН (1894). Учился в Мюнхенском (1874–1877) и Берлинском (1877–1878) университетах. Профессор университетов в Киле (1885) и Берлине (1889). Президент Общества императора Вильгельма (с 1948 г. — Общество М. Планка).

Наибольшее значение имеют работы М. Планка по термодинамической теории излучения; именно ему принадлежит открытие всемирно известного закона излучения. М. Планк ввел понятие универсальной постоянной («элементарного кванта действия»), что положило начало эпохе квантовой физики. Важное место в его научном наследии занимают монографии по основным разделам теоретической физики, отличающиеся глубиной и ясностью изложения; среди них — пятитомный труд «Введение в теоретическую физику» (переведен на русский язык, переизд. в URSS). В 1918 г. Планк был удостоен Нобелевской премии по физике «в знак признания его заслуг в деле развития физики благодаря открытию квантов энергии».