Світло є електромагнітної хвилею
Передова частина російської інтелігенції прекрасно розуміла значення Лебедєва і його школи для розвитку вітчизняної науки. Широким потоком йшли пожертви. Велику матеріальну допомогу вченому зробило суспільство, допомагало розвитку наук в Росії, організоване підприємцем льодяникової.
На ці кошти навесні 1911 року було знято приватна квартира, виписані прилади, створена майстерня. Дружний колектив вчених виконав величезну роботу по організації лабораторії, і до осені в ній закипіла життя.
Але недовго тривала творча діяльність Лебедєва. Безсонні ночі, переживання, пов'язані з відходом з університету, хвилювання і клопоти з організацією нової лабораторії - все це призвело до того, що здоров'я вченого різко погіршилося. У ці дні він пише: «У моєму особистому житті було так мало радості, що розлучитися з цим життям мені не шкода. мені шкода тільки, що зі мною гине корисна людям дуже хороша машина для вивчення природи: свої плани я повинен забрати з собою, так як я не можу нікому заповісти ні моєї великої досвідченості, ні мого експериментаторських таланту. Я знаю, що через двадцять років ці плани будуть здійснені іншими, але що стоїть науці двадцять років запізнення? »
Важку втрату глибоко переживали вчені всього світу і передові люди Росії. «Вбиває не тільки ніж гільйотини. Лебедєва вбив погром Московського університету », - з гнівом писав К. А. Тімірязєв.
Лебедєв прожив небагато: він помер 46 років від роду. Вся його наукове життя була віддана рішенню однієї наукової проблеми: експериментальному доказу того, що світло є електромагнітною хвилею. Надзвичайна тонкість експерименту і незаперечність даних, отриманих Лебедєвим, принесли йому світову популярність.
До початку наукової діяльності Лебедєва електромагнітні хвилі були теоретично передбачені Максвеллом на підставі теорії Фарадея. Герц в 1887-1888 роках отримав ці хвилі експериментально і досліджував їх властивості. Їм було знайдено, що швидкість поширення цих хвиль збігається зі швидкістю світла. Це підтверджувало теоретичний прогноз Максвелла про те, що світло є електромагнітною хвилею. Але хвилі, отримані Горцем, мали довжину, в мільйони разів більшу, ніж світлові хвилі. Для того щоб довести тотожність світлових і електромагнітних хвиль, слід було вирішити досвідченим шляхом кілька завдань. По-перше, потрібно було знайти властивості, загальні для всіх хвиль, і показати, що світ володіє цими властивостями, тобто є електромагнітної хвилею. По-друге, необхідно було отримати короткі електромагнітні хвилі і показати, що вони мають однакові зі світловими хвилями властивості. По-третє, треба було довести, що світло чинить тиск на тверді тіла і гази, так як наявність такого тиску передбачалося теорією електромагнітних хвиль Максвелла.
Цим експериментів і присвятив усе своє життя Петро Миколайович Лебедєв. Він відразу склав план майбутньої роботи, хоча прекрасно розумів, що може пройти не один рік, перш ніж завдання буде виконано. Для вирішення проблем, пов'язаних з доказом тотожності світла і електромагнітних хвиль, потрібно було перш за все вивчити питання про те, як електромагнітна хвиля діє на молекули. А для цього важливо мати якесь уявлення про електричні властивості молекул. Нагадаємо, що в той час не була відкрита жодна з елементарних частинок (протон, електрон і ін.). Далеко не всі вчені взагалі погоджувалися з молекулярної теорією. Ось чому Лебедєв і вирішив провести ще одне експериментальне підтвердження дійсного існування молекул і виявити їх електричні властивості.
Прихильники молекулярної теорії будови матерії вважали молекули кулястими електропровідними тілами. На підставі цього припущення була розроблена теорія, з якої випливало, що діелектрична постійна речовини повинна залежати від щільності останнього.
Лебедєв вирішив перевірити експериментально знайдені ними закономірності, тим самим зміцнити молекулярну теорію речовини і показати, що дія електричного поля на речовину можна пояснити електричними властивостями молекул.
Він блискуче впорався з цим завданням. Усі наступні роботи виконувалися вченим в Московському університеті. Він спочатку найретельнішим чином вивчає дію хвиль на різні тіла. Сутність цих дослідів полягає в наступному. Якщо тіло, на яке падає хвиля, саме здатне коливатися, то може наступити так званий резонанс, тобто такий випадок, коли частота коливань тіла стане рівною частоті хвиль. Таке тіло носить назву резонатора. Як же поводитиметься резонатор, перебуваючи в потоці хвиль? Лебедєв провів експерименти з електромагнітними хвилями і електромагнітними резонаторами, з хвилями в воді і зі звуковими хвилями. Він знайшов, що для всіх хвиль і резонаторів існує один закон: резонатор притягається до джерела хвиль, поки частота коливань резонатора більше частоти хвилі. Якщо ж частота коливань резонатора менше частоти хвиль, то хвиля відштовхує резонатор, тобто чинить на нього тиск.
На підставі цієї роботи Лебедєв прийшов до двох дуже важливих висновків. По-перше, він показав, що для найрізноманітніших явищ природи (електромагнітні коливання, коливання рідин, газів) існують загальні закономірності. Отже, знайдену їм закономірність можна поширити і на явища світла, оскільки світло є хвилею, тобто повинен надавати відразливе дію на резонатори, здатні коливатися з частотою, меншою частоти світла. Резонаторами для світлових хвиль можуть бути тільки молекули, отже, світло повинне надавати на молекули і на їх сукупності (гази, тверді тіла) тиск. По-друге, цим тиском світла можна пояснити відштовхування кометних хвостів.