Этьен Луи Малюс: Жизнь и научные открытия

Введение

Французский офицер, инженер, физик и математик

Этьен Луи Малус (Étienne Louis Malus; произносится [e. tjɛn. lwi ma. lys]; 23 июля 1775 – 23 февраля 1812) — французский офицер, инженер, физик и математик. Малус родился в Париже, Франция. Он участвовал в египетской экспедиции Наполеона (1798–1801) и был членом математической секции Института Египта. В 1810 году Малус стал членом Академии наук. В том же году Лондонское королевское общество наградило его медалью Рамфорда. Его математические работы были почти полностью посвящены изучению света. Он изучал геометрические системы, называемые лучевыми системами, тесно связанные с линейной геометрией Юлиуса Плюккера. Он проводил эксперименты для проверки теорий света Кристиана Гюйгенса и переформулировал их в аналитической форме. Его открытие поляризации света при отражении было опубликовано в 1809 году, а теория двойного лучепреломления света в кристаллах — в 1810 году. Малус пытался установить связь между углом поляризации при отражении, который он обнаружил, и показателем преломления отражающего материала. Ему удалось вывести правильное соотношение для воды, но не для стекла из-за низкого качества доступных материалов (показатель преломления большинства стекол того времени варьировался между поверхностью и объемом стекла). Только в 1815 году сэр Дэвид Брюстер смог провести эксперименты с более качественным стеклом и правильно сформулировать закон Брюстера. Этот закон позднее был теоретически объяснен Огюстеном Френелем как частный случай его уравнений Френеля. Малус, вероятно, наиболее известен законом Малуса, определяющим результирующую интенсивность света при помещении поляризатора на пути падающего луча. Будучи последователем Лапласа, как формулировка закона Малуса, так и его более ранние работы по поляризации и двулучепреломлению были основаны на корпускулярной теории света. Его имя — одно из 72 имен, выгравированных на Эйфелевой башне.

Étienne Louis Malus ('/ɛ//t//.//i//.//ɛ//n// /'/l//uː//.//i// //m//ə/'/l//uː//s/; e. tjɛn. lwi ma. lys; 23 July 1775 – 23 February 1812) was a French officer, engineer, physicist, and mathematician. Malus was born in Paris, France. He participated in Napoleon's expedition into Egypt (1798 to 1801) and was a member of the mathematics section of the Institut d'Égypte. Malus became a member of the Académie des Sciences in 1810. In 1810 the Royal Society of London awarded him the Rumford Medal. His mathematical work was almost entirely concerned with the study of light. He studied geometric systems called ray systems, closely connected to Julius Plücker's line geometry. He conducted experiments to verify Christiaan Huygens's theories of light and rewrote the theory in analytical form. His discovery of the polarization of light by reflection was published in 1809 and his theory of double refraction of light in crystals, in 1810. Malus attempted to identify the relationship between the polarising angle of reflection that he had discovered, and the refractive index of the reflecting material. While he deduced the correct relation for water, he was unable to do so for glasses due to the low quality of materials available to him (the refractive index of most glasses available at that time varied between the surface and the interior of the glass). It was not until 1815 that Sir David Brewster was able to experiment with higher quality glasses and correctly formulate what is known as Brewster's law. This law was later explained theoretically by Augustin Fresnel, as a special case of his Fresnel equations. Malus is probably best remembered for Malus's law, giving the resultant intensity, when a polariser is placed in the path of an incident beam. A follower of Laplace, both his statement of the Malus's law and his earlier works on polarisation and birefringence were formulated using the corpuscular theory of light. His name is one of the 72 names inscribed on the Eiffel tower.

Открытие поляризации

В 1810 году Малус, занимаясь теорией двойного лучепреломления, случайно исследовал солнечный свет, отраженный от окон Люксембургского дворца, пропуская его через двойную преломляющую призму из кварца. Он был удивлен, обнаружив, что два луча поочередно гасли при вращении призмы на последовательные прямые углы, то есть отраженный свет приобрел свойства, в точности соответствующие свойствам лучей, прошедших через исландский шпат. Он назвал это явление поляризацией и полагал, что оно не может быть объяснено волновой теорией света. Вместо этого он объяснил это тем, что световые частицы обладают полярностью (подобно магнитным полюсам).

Избранные произведения

Мемуар об измерении преломляющей силы непрозрачных тел. в Новом бюллетене наук Парижского филоматического общества, 1 (1807), 77–81
Мемуар о новых оптических явлениях. Там же, 2 (1811), 291–295
Трактат об оптике. в Мемуарах, представленных Институту наук различными учеными, 2 (1811), 214–302
Теория двойного лучепреломления света в кристаллических веществах. Там же, 303–508

Работа

Малус математически проанализировал свойства системы непрерывных световых лучей в трех измерениях. Он вывел уравнение каустических поверхностей и сформулировал теорему Малуса: лучи света, испущенные из точечного источника и отраженные от поверхности, все нормальны к общей поверхности, однако после второго преломления это свойство утрачивается. Если отождествить перпендикулярную поверхность с волновым фронтом, становится очевидным, что этот результат неверен, чего Малус не заметил, поскольку придерживался ньютоновской теории излучения света. Доказательство теоремы Малуса было завершено лишь в 1824 году У. Р. Гамильтоном.