Абу Али Мохамед ибн ал-Хасан ибн аль-Хайсам 7 страница

Гюйгенстің толқындық оптикасы мен Ньютонның оптикасы (негізінде корпускулярлық) барлық айырмашылығы болса да, ең негізгісі ұқсастау болып келеді. Олар оптикалық құбылыстарды гипотикалық «флюидаға» қызықты, яғни жарықтың корпускулалық «заттық» табиғатын жалпылай мойындады. Осы уақытта жарықтың қасиетін сандық өлшеуге үлкен мағына берілді. Фотометр пайда болды, Пьер Бугер (1698-1758 жж.) және И.Г. Ламберт (1728-1777 жж.) негізін қалаушы болды. Олардың біріншісі 1729 ж. «жарық градиациясының тәжірибесі» жарияланды, 1760 ж. (француз ғалымының өлімінен кейін) «Жарық градиациясының оптикалық трактаты» шықты. Сол жылы Ламберт «Фотометрия» кітабын шығарды.

Бугерге қазіргі кездегі жалпылай мойындалған фотометриялық білік жатады (жарық күші, жарықтандыру, жарық). Шынында, олар ғылымның дамуына байланысты басқа атаумен аталады. Сонымен қатар, Бугер жұмыс істеу принципі әр түрлі көздерден пайда болған жарықтандырулардың теңдеулері арқылы жүзеге асатын қарапайым фотометр жасайды. Бугер осындай құралдармен жұмыс істеу әдістемесін жасап және бірқатар практикалық фотометрикалық өлшемдер жасап шығарды. Ғалымның тағы бір үлкен еңбегі -жарық өрісінің интенсивтілігі, жұтылатын қабаттың қалыңдығымен экспоненциалды кемиді деген заңды ашуы (Бугер заңы).

Ламберт өзінің кітабында көптеген фотометрикалық түсініктерді нақтылап және Бугер заңына жарық көзінің жарықтылығы жарықтың түсу бұрышына тәуелділік заңын енгізді. Біз қазір «Ламберт» көздері туралы жиі айтамыз, осылайша ғалымның жетістіктерін ғасырларға жалғастырамыз.

XVIII ғасыр оптикасын айта отырып, 1725 ж. Джемс Брадлдың жарық аберрациясын ашуын айтып өтпеске болмас. Бұл жаңалық жарық жылдамдығын өлшеудің жаңа әдісін жасауға мүмкіндік берді, сонымен қатар қозғалғыш орта оптикасының дамуына үлкен үлес қосты.

XVIII ғ. зерттеушілері XIX ғ. сипаттамасы болып, оптиканың орасан зор шарықтауына бастау берді. Бұл шарықтау ең алдымен Т. Юнг пен О.Ж. Френельдің атымен байланысты. Олардың тынбай жұмыс істеуінің арқасында (замандас ғалымдардың қарсы шығуына қарамастан) жарықтың толқындық теориясы шықты. Томас Юнгтың көптеген физикалық жаңалықтарының ішіндегі бізге ең керектісі болып, 1800 жылғы толқындық «суперпозиция принципі» және осы бойынша жарық интерференциясының түсініктемесі. «Интерференция» сөздігінің өзі Юнгқа тиесілі.

Томас Юнгтың толқындық теориясы көптеген гипотезаға сүйенеді. Оның біріншісі: тығыз және зарядталған жарық эфирі бүкіл әлемді толтырады. Екіншісі: дене жарық бере бастағанда, эфирде толқын бейнелі қозғалыс туындайды және ең соңында үшіншісі гипотеза: эфирдегі жиіліктің тебелісімен байланысты әр түрлі түстердің сезімін анықтайды. Осының бәрін бір бүтін етіп біріктіретін ең жақсы тұжырымдаманы Юнгтың өзі ұсынған: «Жарық таратушы жарық шығаратын эфирдің толқын тәрізді қозғалысынан тұрады».

Әр түрлі көздерден туатын эфирдің тербелісі эфирде бір-бірінен тәуелсіз тарайды. Бұның өзі суперпозиция принципі, ол 1801 жылы келген.

Суперпозиция принципінің ашылғаны Юнгқа 1802 жылы интерференция принципін құруға жол берді. Бұл принцип Юнгтың өзімен эксперимент ретінде анықталған. Интерференциялық сызықтың енін өлшеп зерттеп, Юнг заңындағы «кейбір ұзындықты» анықтады. Бұл физика тарихындағы бірінші рет жарық толқынының ұзындығын анықтаған. Толқынның ширек ұзындығын интервалда Ньютон да өлшеген. Ол, бірақ, толқын ұзындығы түсінігін қолданбады. Юнг өзінің тәжірибесінде спекрометрияға бастама беріп, жарық толқынының ұзындығын анықтады. Шынымен де, ол Ньютон сақиналарының тәжірибесіне сүйенді, және оны автордан да тереңірек зерттеді. Және де Юнгтың ультракүлгін сәуленің спектроскопын жасағанын еске түсірмеу мүмкін емес.

Томас Юнгтың теориялық көзқарасы замандастардың ниетінен шықпады, өзінің туған Англиясында да Э.Л. Малюстің (1775-1812 жж.) ашылуынан кейін де қатты сөгістер алды.

Малюс оптикамен Напалеонның Египеттік саяхатына қатысқаннан бастап айналысты. Қортындысында 1807 ж. Академияға көрсетілген оптикадан екі ескерткішнамасы болды.

1808 ж. Малюс екі жақты сәуленің сынуының мәселесіне көп көңіл бөлді. Кристалл арқылы исландық шпаттан Люксембург сарайының терезесіндегі жарықтың бейнесін бақылап, одан бір бейненің жоғалып кеткенін байқады. Бұл бір құбылыстың қайталанып келуіне бастама берді. Осындай бейнемен Малюс жарық сәулесінде асимметрияны, аналогиялық құрамын ашты.

Малюс Ньютонның корпускулалы поляризациаланған құрамы туралы ойды қолдап, ол «жарық поляризациясы» деген оптикаға жаңа сөздік енгізді. Ол белгілі бір бұрыштың үстіне түскен жарықтың сынуы поляризациаланады деп орнатты. Кейін, 1815 ж. Д. Брюстер (1781-1868 жж.) осы бұрыш толық поляризациаланғанда tgi=n деген теңдеуді қанағаттандаратынын тапты, мұндағы n -шағылыстырылған заттың сыну көрсеткіші.

Жарық поляризациасының ашылулары жалғастыра берді: 1810 ж. Э.Л. Малюс анализатор арқылы өтетін сәуленің қарқынды поляризациаланудағы өзгеру заңын ашты. Қазір ол Малюс заңы деп аталады, 1811 ж Д.Ф. Араго (1786-1853 жж.) бір бірлікті кристаллдағы жарықтың хроматикалық поляризациасы және кварцтағы поляризацияның айналу құбылысын ашты. Ж.Б. Био (1774-1862 жж.) бір бірлікті кристаллдағы жарықтың хроматикалық поляризациясын зерттеді, ал 1815 ж. ол поляризацияның жазықтықта айналу заңын ашты.

Барлық осы эксперименттер корпускулалық жарық теориясының жақтаушыларын жандандырды. П.Л. Лаплас бір осьті кристаллдағы жарық екі сәулелік сыну теориясын құрады. Оның негізінде кристалл молекулаларының жарық корпускулаларымен өзара әрекеттестігінің есебі жатты. Био бұл теорияны біріктірді.

Оптикалық құбылыстардың облысы таңқаларлықтай жоғарылады. Олардың әртүрлілігін түсіндіретін бұл құбылыстардың біріккен теориясына қажеттілік туды. Бұл теорияның париж академиктері үшін күтпеген жағдай болды. Күтпеген жағдай, бұл теорияны белгісіз инженер Огюстен Френель (1788-1827 жж.) ашқандықтан емес, бастысы осыған байланысты Малюс және оның әріптестерінің ашқан толқындық теория баяғыда өшіп қалған еді.

Толық емес 9 жылғы ғылыми қызметінде Огюстен Френель жарық саласында үлкен төңкеріс жасады. Оның оптика үшін жасаған жұмыстарын, Ньютонның механика үшін немесе Максвеллдің электродинамика үшін жасаған жұмыстарымен салыстыруға болады.

Френельдің жұмыстары бірінші кезекте бұзылмас логикасымен таң қалдырады. 1815 ж. бірінші мемуарында Френель Ньютонды, жарықтың корпускулалық табиғатын түсіндіру мақсатында, қайта-қайта жаңа гипотезалар енгізу керектігінен, түсіндіруге қажет ететін фактілер көбейіп кеткені үшін сынайды. Осыдан кейін Френель мынадай тұжырымға келді «тербеліс теориясы Ньютонның теориясына емес жарық құбылысын түсіндіруге келеді». Френель құптайтын толқындық теория корпускулалық сияқты терең және мұқият анализге әкеліп соғады. Осымен қоса, ең әлсіз жері, оның жарықтың түзусызықты таралуын түсіндіре алмауы. Ол «бұл қарсылық –жалғыз ғана нақты жауап беруді қиындататын жағдай», - деп жазды. Соңында Френель осындай нақты жауапты бере алды.

Ол үшін, Френельмен керемет шеберлікпен жасалған дифракциялық зерттеулердің жүргізілуін талап етті. Интерференция принципі және толқындық супепозиция принципі негіздерінде ғана интерпретацияланатын оптикалық құбылыстарды байқауы өте маңызды болды.

Қорыта келе, Френель дифракциялық экспериментте интерференциялық жазықты бейнелеп, интерференциялық принцип арқылы тек дифракциялық құбылысты ғана емес сонымен қатар, жарықтың түсу мен шағылу заңын түсіндірді. Және ол жарық толқындары бір-бірін барлық бағытта өшіріп отыратынын дәлелдеді.

28 сурет. - Френель айналары

1816 ж екінші ескерткішнамасында Френель көру нүктесіндегі толқындық көріністі Ньютон сақиналарының тәжірибесімен түсіндіреді. Жазық параллель пластинкадағы интерференциялық сәуленің әр түрлі жолдағы формуласы көрсетілген: d=2x cosі, мұндағы, х -пластинканың қалыңдығы, і -сыну бұрышы. Бұл толықтырылуда классикалық тәжірибедегі Френель айналары көрсетілген (28 сурет). 1816 ж. Френельдің ескерткішнамасы физика тарихын ұмытыла бастаған Гюйгенс принципіне мән бергенімен қызықтырады. Интерференциялық сәулеленудің екінші қайнарын толықтырып, Френель геометрикалықты физикалық принципке айналдырады.

Қортындысында, оптика көптеген есептерді шешуге, мәндері уақыт бойынша тек қана кемімей, сонымен қатар көбейетін өте мықты құрал алады, ХХ ғ. микротолқындық антенналардың, оптикалық құралдардың және де қазіргі заманғы Вавилова-Черенкова эффектісінің радиофизикалық есептеулерінің негізгі әдісін ойлап тапқан. Алғаш есептеулердің жаңа принципін Френельдің өзі өткізген.

Интерференция принципінің ашылуы айтылғандай Юнгке тиесілі. Френель ол туралы білмей, өздігінен осы жаңалыққа жеткен. Кейін Ф.Д. Араго оған Юнгтың жұмысы туралы хабардар етеді.

Френель өзінің әріптестеріне біртіндеп толқындық теорияның табиғи жарықтан дұрыс екендігін көндіре білді. Осылайша, Париждық ғылыми аккадемияда болған ең жақсы дифракция туралы жоба байқауында Френельдің «Natura cimplex et fekunda» (қарапайым және пайдалы табиғат) ескерткішнамасымен жеңіп алды. Тексерушілердің бұл жұмыстың талқылауында, оның ішіндегі, Био, Араго, Лаплас, Гей-Люссак және Пуассон, Френельдің ойының шарықтауына көмектескен бөлім пайда болды. Френельге қарсы шыққан Пуассон соңғы әдісті қолданып, дөңгелек экранның көлеңке ортасында нақты бір жағдайда жарық дақ пайда болу керек деп есептеді. Бұл есептеуді Араго тәжірибеден өткізіп, соңында теория толықтай дәлелденді. Пуассонның қарсылығы Френельдің дұрыстығына әкеп соқты.

Френельдің ескерткішнамасының аты оның әлемге натурфилософиялық көзқарасын көрсетеді. Ескерткішнамада ғалымның көптеген интерференциялық тәжірибелері жазылған, сонымен қоса өте әйгілі биопризма мен айна. Осы жерде Гюйгенс-Френель принципына жаңадан тұжырымдама берілді. Ескерткішнамада дифракциялық есептерге арналған көптеген тізбектермен толтырылған. Ескерткішнама толқындық теориядағы жарықтың сынуының түсініктемесімен бітеді.

Шынын айтқанда, тек толқындық теорияның көмегімен поляризация құбылысын суреттеу мүмкін емес. Френельдің өзі 1816 ж. осы туралы айтып кеткен. Жарық туралы модификациялық елестету керектігін және «бұл жарық модификациясы көлденең жарық толқынынан тұратынын» қосып айта кеткен.

Френельдің ойы бойынша, нағыз жарық - ол «жылдам поляризациялық жүйенің әр түрлі бағыттағы толқындарға еруі». Сонымен қоса, поляризация нақты жанама бағыттардың екі сәйкескен перпендикуляр бағыттан тұрады. Бұл ой «күмәнді» болғандықтан, Френельдің сенімді досы Араго да оның артынан еруге батпады.

Френель теориясы эфир жайында алдына міндет қойды - оның біріктірілмеген құрылымын қалай біріктіру керек. Неге эфирдің тығыздығы дифференциалмен сипатталады? Неге эфир өзінің қатты қасиетімен одан өтетін аспан денелерінің қозғалысына қарсылық көрсетпейді? Френель бұл сұрақтарға жауап бере алмады, бірақ біз оны білеміз. Эфир жай мүлдем жоқ, ал ауадағы акустикалық толқынға ұқсас жарық толқындары, кезінде жарық тоқындарының аналогы болып қызмет жасаған.

1823 жылғы мемуарында Френель Жер мен бүкіләлемдік теңіздің үстін зерттеудегі қашықтық әдісіндегі жарықтың шағылу формуласын түсіндірді.

Френельдің кристаллоптикадағы жетістіктерін ұмыту мүмкін емес. Гюйгенстің ойын осы бағытта қолданды және модифицияландырды. Френель кристалдың эллипсоид серпімділігі туралы керемет құрылым енгізді. Френельдің ойын жетілдіре келіп, Гамильтон 1832 жылы екі осьті жіңішке кристаллдың эффектісі - соңғы рефракцияны бар деп қорытынды жасады. Френель-Гамильтон теориясына сүйене отырып, 1832 жылы Х.Лойд (1800-1881 жж.) оны тапты. Бұл жарық толқынында ең керемет триумф болды.

Аз уақыт ішінде Френельдің жетістіктері тек таң қалдырады. Жоғарыда айтылғандарға тағы да жер қозғалысының оптикалық эффектісінің әсері, сол кезде реалитивистік құбылыстар үлкен мағынаға ие болып қызығушылық тудырды. Френель эфирдің бөлшектеп ұлғаю теориясының авторы. Әрине оның басты мұрасы – оптикалық зерттеулер. Бірақ та, ол керемет инженер де болып шықты.

ХІХ ғасырдағы ғалым-оптиктардың ішінде Иозеф Фрауннгофер (1787-1826 жж.) атын атап кетпеуге болмас. Оған екі оптикалық ашылу тиесілі. Біріншіден, Фраунгофер сызығы - күннің күңгірт спектрлік сызықтары. Олардың пайда болғанынан атмосферада жұтылуы (29 сурет). Бұл сызықтарды бірінші рет 1802 ж. У.Х. Воллоктон (1766-1828 жж.) көрді. Бірақ ол олардың табиғатын түсінбей ары қарай толығырақ зерттемеді. Дәл Фраунгофер 1814-1815 жж. бұл құбылысты толық зерттеп, оны 1817 ж. сипаттады. Сонымен қатар, Фраунгофер дифракциялық торды ойлап шығарушы болды. Бірақ оның принципін 1785 ж. американдық Д. Риттенхауз айтып кеткен.

29 сурет. - Күн спектрі

Дәлірек, Фраунгофер оны дайындап және оған өмірге жолдама берген, бұл Ньютонннан кейінгі спектроскопияның дамуына маңызды үлес қосқан ғалым еді. Дифракциялық тордың толық теориясын Фраунгофердің өлімінен 3 жылдан соң К. Швердің монографиясында баяндалған. Оптика тарихын зерттегенде жарық жылдамдығының өзгеруі сұрағына тоқтамау мүмкін емес. Галилей жарықтың жылдамдығын түзу әдіспен өлшеу керек деп санаған. Біз О. Ремердің есептеулері туралы білеміз. Ол ХІХ ғасырдың ортасында бұл тапсырманы бір мезгілде Ипполит Физо (1819-1896 жж.) және Мон Фуко (1819-1868 жж.) есептеп шығарған. Олардың тәжірибелері белгілі бір уақыттағы жарық толқынының жиілігі кезінде жарық көзінің үзілуі мен уақыт өлшемін дәлелдеуде болды (30 сурет). Физо мен Фуконың құрылысы бір-бірінен өзгеше болғанымен құрылым принципі ұқсас болып келеді. Олардың біріншісі 1849 жылы тәжірибе жүргізіп, ауадағы жарық жылдамдығы 313000 км/с екенін анықтады.

Фуко ауадағы жарық жылдамдығын судағы жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын құрылғы жасады. 1850 ж. бақылаудың нәтижесінде судағы жарық ауадан қарағанда ақырын таралатыны анықталды. Бұл ХІХ ғасырдағы толқындық теорияға шешуші пайда әкелді. Бұдан кейін корпускулалық теория мұражайға тапсырылды. Классикалық оптика толқындық теорияның керемет триумфымен аяқталды.

ХХ ғасырда ең басты жетістік болып, оптикалық құрылғылардың шығуы және электромагнит толқындардың оптикалық әдістері кең ауқымда таралуы болды.

ХХ ғасырда оптиктар бұрын соңды көрмеген телескоп ойлап тапты. Басты бағыт үлкен диаметрлі айнаның шығарылуы болды. Осындай ең үлкен телескоп Кавказ тауларының маңындағы БТА телескопы, айна диаметрі 6 метр.

ХХ ғасырдың екінші жартысындағы сызықты емес оптиканың пайда болуы мына ғалымдардың алдында өтелмес парыз: Рэм Викторович Хохлов (1926-1977 жж.) және Сергей Александрович Ахманов.

Ең танымал ғалым-оптиктардың өмірбаяндары

Томас Юнг (31-сурет) - 1773 ж. 13 маусымда туылған. Оның таңғажайып болмыстары өте-өте ертеден білінді. Ол 2 жасынан бастап оқып үйренді, 9 жасындап латын және грек тілдерін оқыды, ал 14 жасында 10 тілді білді. Т. Юнг университетте медицина саласын зерттеген. Бірақ 2 жыл бұрын физиологиялық оптикадан көз үйрету деген жұмысы шыққан.

 

30 сурет. - Физо (а) және Фуко (б) тәжірибелері
31 сурет. - Томас Юнг	Томас Юнг жан-жақты ғалым болған, физик-физиолог, дәрігер және кеме жасаушы, филолог және ботаник, астроном және геофизик. Юнгтың жан-жақты дарыны шексіз, тек әйгілі Британдық энциклопедияға оның әр саладағы білімі жазылған, және де Юнг сол кездегі белгілі барлық музыкалық аспаптарда ойнаған, аңдарды жақсы білгендіктен сол кезде циркте ойнайтын актер-шабандоз және даршы болған. Бұл тамаша адам 1829 жылы қайтыс болды. Этьен Луи Малюс (32-сурет) 1775 ж туылған. Ол тура мектептен әскерге түсті. Малюстың инженерлік
32 сурет. - Этьен Луи Малюс	дарыны білініп, оны жаңадан ұйымдастырылған политехникалық колледжге жолдама береді де, ол оны 1796 жылы бітіреді. Малюстың әскери қызметі политехникалық колледжден кейін жалғастырылады. Оның өмірі ғалымның өмірбаяны емес қызық оқиғалы романды еске түсіреді. Ол Наполеонның әскери қызметінде істеді және де мысырдың әскери әрекетіне қатысады. Тек бітімнен соң Малюс отанына оралады. Онда ол әскери-инженерлік қызметін жалғастырады. Сонымен қатар, ғылыммен жіті айналысады. Өкінішке орай аз уақытқа 1811 ж. академик болып, 1812 ж. басында Э.Л.Малюс туберкулезден көз жұмады.
33 сурет. - Огюстен Жан Френель	Огюстен Жан Френель (33-сурет) 1785 ж. Нормандияда сәулетшілер отбасында туылған. Шығармашылық жолына кедергі болған әлсіз денсаулығына қарамастан 16-дан асқанда политехникалық мектепке түседі. Көп уақыт бойы Френель өзіне тән емес жол және көпір құрылысымен айналысады. Тек 1815 ж. ол өзін ғылыми жұмысқа арнайды. Френельдің бір уақыттарды философия да, дін іліміне де, химия және техника да қызықтырады. Бірақ бірінші орында оптика тұрды. 1815 ж. бастап Френельдің бірінен кейін бір естелікнамалары шықты.

Олар оған әлемдік атақ берді. 1823 ж. ол акдемик атанды, бірақ келесі жылында дерті О.Френельді ғылыми жұмыстан кетуге мәжбүр еткізді. О.Френель 1827 ж қайтыс болды.

34 сурет. - Иозеф Фраунгофер

Иозеф Фраунгофер(34-сурет). XIX ғ. ғалым – оптиктардың есебінде И. Фраунгофердің атын еске түсірмеу мүмкін емес. Ол барварлық кедей әйнекшінің ұлы болған және еңбек өмірін бала шақтан бастаған. 14 жасына дейін Фраунгофер мүлдем сауатсыз болған. 12 жасында тақыр жетім болады, және де ол осы кезде апатқа ұшырайды. Үй қираған кезде бүкіл тұрғындары қайтыс болады, ал кішкентай Иозеф ауыр жарақатталады. Апаттың куәгері болған банкир Утцшнейдер ұлға көмек береді және ол соңында білікті шебер оптик болып шығады. 1806 ж. ол Утцшнейдер басқаратын оптика-механикалық институтқа келеді. Шеберлік пен дарыны Фраунгоферді жылдам қызметтік көтерілу мен бизнестік жетістіктерге әкелді.

1811 ж. ол барварлық оптикалық өнеркәсіптің бастығы болады. Ал олар құрған «Утцшнейдер мен Фраунгофер» фирмасы әлемде ең танымал жақсы оптикалық құралдар шығаратын болды. Осылай, ол сауатсыз жетімнен профессор, академик және әлемдік атақтағы фирма билеушісі болады.

 

Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар:

 

1. Геометриялық оптиканы құрушылар және олардың жетістіктері.

2. Телескоптың тарихы: Галилейден осы заманға дейінгі аралық.

3. Микроскоптың тарихы.

4. Жарық табиғаты туралы ұғымдардың даму тарихы (толқындар мен бөлшектер).

5. Дифракция туралы ұғымның даму тарихы.

6. Интерференция туралы ұғымның даму тарихы.

7. Поляризация туралы ұғымның даму тарихы.

8. Гюйгенс-Френель принципінің тарихы мен практикалық қолданылымы.

9. Фотометрияның даму тарихы.

10. Томас Юнгтің өмірбаяны және ғылыми жетістіктері.

11. Огюстен Жан Френельдің өмірбаяны және ғылыми жетістіктері.

12. Бейсызық оптика ұғымының пайда болу тарихы.

13. Қазіргі заманғы оптиканың мәселелері.

8-дәріс

Молекула-кинетикалық теорияның пайда болуы және дамуы ( ХІХ мыңжылдықтың бірінші жартысындағы толқындық оптиканың дамуы )

Молекулалық физика – физиканың әр түрлі агрегаттық күйдегі заттардың физикалық қасиеттерін олардың молекулалық құрылысы негізінде зерттейтін саласы.

Молекулалық физиканың ең алғаш қалыптасқан бөлімі – газдардың молекула-кинетикалық теориясы. Бұл теория 1858-60 жылдары Дж. Максвеллдің, 1868 жылы Л. Больцман және 1871-1902 жылдары Дж. Гиббс еңбектерінің нәтижесінде классикалық-статистикалық физика болып қалыптасты.

Молекулалардың өзара әсері (молекулалық күштер) жөніндегі сандық мәліметтер капиллярлық құбылыстар теориясында: 1743 жылы А. Клероның, 1805 жылы Т. Юнгтың, 1806 жылы П. Лапластың, С. Пуассонның, т.б-дың классикалық еңбектерінде дамытылып, беттік құбылыстар теориясының жасалуына негіз болды.

Голланд физигі Я. Ван-дер-Ваальс нақты газдар мен сұйықтықтардың физикалық қасиеттерін түсіндіру үшін молекулааралық өзара әсер ұғымын (1873) пайдаланып нақты газдардың күй теңдеуін (Ван-дер-Ваальс теңдеуі) қорытып шығарды. 1906 жылы француз физигі Ж. Перрен мен швед ғалымы Т. Сведбергтің, 1904–06 жылы поляк физигі М. Смолуховский мен А. Эйнштейннің микробөлшектердің броундық қозғалысына және заттардың молекулалық құрылысына арналған зерттеу жұмыстары кез келген заттың молекулалардан тұратындығының айғағы болды. Осы мақсатта көптеген ғалымдар алғашқыда заттарға түсірілген рентген сәулесінің дифракциясын, кейіннен электрондар мен нейтрондар дифракциясын пайдаланып, нәтижесінде қатты денелер мен сұйықтықтардың құрылысы жөнінде нақты мәліметтер алды.