Bilim sohasi

Birinchisi – Nyuton qarashlaribo'lib yorug‘lik to'g'ri chiziq bo'ylab oqish nazariyasi (korpuskulyar nazariya) XVIII asrning oxirlarida Nyuton o'zining yorug'lik haqidagi korpuskulyar tasavvurlarni ilgari surdi. Bu tasavvurga asosan yorug'lik nurlovchi jismdan katta tezlik bilan uchib chiquvchi va to'g'ri chiziqli traektoriyalar bo'yicha harakatlanuvchi zarrachalar oqimidan ibort. Bu nazariyaga asosan o'tkazilgan hisoblashlar zichroq muhitda, yorug'likning tezligi, zichligi kamroq bo'lgan muhitga nisbatan kattaroq ekanini ko'rsatadi. Lekin keyinchalik Fuko tomonidan o'tkazilgan tajriba yorug'lik tezligi zichroq muhitda, zichligi kamroq muhitdagiga nisbatan kichik bo'lishini ko'rsatdi. Shunday qilib, Nyutonning korpuskulyar tasavvuri ayrim optik hodisalar va qonunlarni tushuntirib berishdan qat'iy nazar, qiyinchilikka uchradi.

Ikkinchisi – Gyuygens (golland) nazariyasi bo'lib, yorug'likni to'lqinsimon tarqaladi deyiladi. Nyutonning zamondoshi Gyuygens yorug'likning to'lqin nazariyasini o'rtaga tashladi. Bu nazariyaga asosan yorug'lik olam efirida (ya'ni elastik muhitda) tarqaluvchi elastik to'lqin deb qaraladi. Yorug'likning to'lqin tasavvurini tahlil qilish uchun Gyuygens o'zining tamoyilini ilgari surdi, bu tamoyil optikada “Gyuygens tamoyili” deb atalib, uning ma'nosi quyidagidan iborat. Muhitning yorug‘lik to‘lqini yetib keladigan har bir nuqtasi, o'z navbatida, yorug'likning “yangi” ikkilamchi manbai hisoblanib, o'z navbatida yorug'lik to'lqini frontining holatini ko'rsatadi.

To'lqin fronti deb bir xil fazada tebranuvchi nuqtalarning geometrik o'rniga aytiladi. Faraz qilamiz, 1 momentda bir jinsli muhitda tarqaluvchi elastik to'lqin ₁ frontga ega bo'lsin. Bu frontni har bir nuqtasini elastik to‘lqinli yangi manbalar deb faraz qilsak, ∆t vaqtdan so'ng yangi ₂ frontni tashkil qiladi. Gyuygensning to'lqin nazariyasini Eyler, Lomonosov, Yung, Arago, Faradey, Maksvell kabi buyuk olimlar taraqqiy ettirdilar. Nyuton va Gyuygens nazariyalarini birlashtiruvchi narsa – yorug'lik tarqalishini mexanik ravishda tasavvur qilishdir. Bu nazariyalarning taraqqiyoti jarayonida hozirgacha o'z kuchini saqlab qolgan, optik hodisalarni matematik tahlil qilish uslublari yaratilgan.
Gyuygens to'lqin nazariyasining kamchiliklaridan biri – elastik muhit “olam efiri” tushunchasining kiritilishidir. Bundan tashqari yorug'lik qutblanishi sohasidagi tadqiqotlar yorug'lik to'lqini ko'ndalang to'lqindan iboratligini isbot qildi. Ko'ndalang to'lqinlar, odatda, faqatgina qattiq jismlardagina tarqaladi. Bu qiyinchiliklarni elektromagnit nazariya bartaraf qildi. Gers elektromagnit to'lqinlarning muhitlar chegarasida sinishi, qaytib yorug'likning sinishi va qaytishiga aynan o'xshashligini tajribada ko'rsatdi. Muhitning elektromagnit to'lqinlari uchun sindirish ko'rsatkichi muhitning elektr va magnit parametrlari bilan bog'liqligi Maksvellning


_{ }(7.1)
formulasi bilan ifodalanadi. Bu formulada c – yorug'likning vakuumdagi tezligidir. (7.1) formula ayrim materiallar uchun eksperimental qiymatlarga mos keladi. Lekin ko'p moddalarda _{ } bo'lib qoladi. Buning asliy sababi shundan iboratki, (7.1) formulada  va  larning qiymatlari doimiy elektr va magnit maydonlari uchun o'lchangan. Maksvellning elektromagnit nazariyasi esa o'zgaruvchan elektr va magnit maydonlarini taqozo qiladi.
Nyuton fikricha yorug'likning interferensiya va difraksiya hodisalarini tushuntirib bo'lmaydi, hamda sinish qonunlari ham noto'g'ri chiqdi.
Yorug'likning to'lqin nazariyasiga muvofiq yorug'lik elastik muhitdan iborat bo'lgan fazoda katta tezlik bilan tarqaluvchi to'lqindan iborat. Bu nazariyaga muvofiq yorug'likning qaytish va sinish qonunlari barcha to'lqinlar uchun o'rinli bo'lgan qonunlar asosida tushuntiriladi. Yorug'likning rangi uning to'lqin uzunligiga bog'liq. Qizil rangli nurning to'lqin uzunligi (_q=760 nm) eng katta bo'lib, binafsha nurniki esa (_b=380 nm) eng kichik. Har ikkala nazariyaga ham ba'zi yorug'lik hodisalariga oid qonuniyatlarni masalan, yorug'likning qaytish va sinish qonunlarini qoniqarli tushuntirib berdi. Biroq, yorug‘likning interferensiyasi, difraksiyasi va qutblanishi singari hodisalarni bu nazariyalar tushuntira olmadi.
XVIII asrning oxirigacha ko'pchilik fiziklar Nyutonning korpuskulyar nazariyasini afzal ko'rib keldilar. XIX asrning boshlarida ingliz fizigi Yung va Frenelning tadqiqotlari tufayli to'lqin nazariya ancha rivojlandi. Gyuygens – Yung-Frenel to'lqin nazariyasi o'sha vaqtda ma'lum bo'lgan barcha yorug'lik hodisalari, shu jumladan, yorug'likning interferensiyasi, difraksiyasi va qutblanishini ham muvaffaqiyatli tushuntirib berdi. 1873 yilda ingliz olimi Maksvell yorug'lik bo'shliqda c=310⁸ m/s tezlik bilan tarqaluvchi elektromagnit to'lqindan iborat ekanligini nazariy asoslab berdi. Shunday qilib, yorug‘likning elektromagnit to'lqin nazariyasi yaratildi. Bu nazariya G.Gers tajribalarida tasdiqlandi. Yorug‘likning tabiati haqidagi to'lqin nazariya rivojlanib, yorug'likning elektromagnit nazariyasiga aylandi.
Biroq XIX asrning oxiriga kelib, to'lqin nazariya bilan tushuntirib bo'lmaydigan tadqiqotlar – fotoeffekt, Kompton effekti, absolyut qora jismlarning issiqlik nurlanishi va boshqa hodisalar paydo bo'ldi. Ularni 1905 yilda Eynshteyn tomonidan yaratilgan yorug‘likning kvant nazariyasi tushuntirib berdi. Shunday qilib, yorug'likning tabiati haqida yangi nazariya – kvant nazariyasi maydonga keldi. Kvant nazariyasi ma'lum ma'noda Nyuton korpuskulyar nazariyasini qayta tikladi. Biroq, fotonlar korpuskulalardan farq qiladi: barcha fotonlar yorug'lik tezligiga teng tezlik bilan harakatlanadi va foton tinch holatda massaga ega emas. Keyinchalik kvant nazariyasi ham Bor, Shredinger, Dirak va boshqa olimlar tomonidan yanada rivojlantirildi.
Shunday qilib, (elektromagnit) to'lqin va korpuskulyar (kvant) nazariya bir-birini rad etmaydi, balki bir-birini to'ldiradi, bu bilan yorug'lik hodisalarining ikki yoqlama xarakterini aks ettiradi.