Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Какова же природа света самом деле? Или оно электромагнитными волнами, которые излучаются источником света, или источник света излучает поток фотонов, летящих в пространстве со скоростью света в вакууме?

На первый взгляд кажется, что две точки зрения на природу света - волновая и квантовая - взаимно исключают друг друга. Некоторые признаки волны и частиц действительно противоположны. Так, движущиеся частицы находятся в определенных точках пространства, тогда как нет смысла говорить о местонахождении в определенной точке пространства распространяющейся волны. Необходимость приписывать свету взаимоисключающие свойства - волновые и корпускулярные - может произвести впечатление несовершенства наших представлений о природе света, а двойственность природы света кажется искусственной. Развитие оптики, вся совокупность оптических явлений доказали, что свет имеет сложную двойственную корпускулярно-волновую природу: имеет одновременно и волновые, и корпускулярные свойства. Светлую присущи также волновые свойства непрерывных электромагнитных волн и квантовые свойства дискретных фотонов. Двойственная природа света находит свое отражение в формулах (13.10), (13.14) и (13.15), определяющие основные характеристики фотонов. Как видно из этих формул, корпускулярные характеристики фотона - энергия есть, импульс р и масса m - связанные с волновой характеристикой света - его частотой v (или длиной волны ?).

В проявлении противоречивых свойств света наблюдается важная закономерность. В длинноволнового излучения (например, инфракрасного света) квантовые свойства проявляются меньше, тогда как волновые свойства проявляются четче. Если же «перемещаться» вдоль шкалы электромагнитных волн от длинных волн в сторону более коротких, то постепенно волновые свойства света проявляться меньше, уступая место корпускулярными, которые становятся более четкими. Это видно, например, из анализа излучения абсолютно черного тела в зависимости от длины волны, объяснения красной черты фотоэффекта и др..

Как было показано в этом разделе, излучения абсолютно черного тела при больших длин волн можно объяснить, исходя из классических представлений о непрерывности процесса излучения, тогда как в случае малых длин волн нужен качественно новый подход к пониманию природы излучения. Наличие «красной черты» фотоэффекта противоречит классическим представлениям, ее можно понять только с точки зрения корпускулярных представлений о природе света. Квадрат амплитуды световой волны в любой точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в эту точку. При этом волновые и корпускулярные свойства взаимно дополняют друг друга. Они проявляют настоящие закономерности распространения света и его взаимодействие с веществом. Корпускулярные свойства света обусловлены тем, что энергия, импульс и масса излучения сосредоточены в частицах - фотонах. Вероятность нахождения фотонов в определенных точках пространства определяется волновыми свойствами света - амплитудой световой волны.

Следовательно, волновые свойства присущи не только совокупности большого количества фотонов, одновременно излучаются. Каждый отдельный фотон имеет волновые свойства, которые проявляются в том, что для фотона нельзя точно определить, в какую именно точку экрана он попадет после прохождения щели. Можно говорить лишь о вероятности попадания каждого фотона в ту или иную точку экрана.

Таким образом, анализ излучения абсолютно черного тела, явления фотоэффекта, опыта Иоффе - Добронравова, эффекта Компто-на, опытов Вавилова неуклонно свидетельствует о корпускулярной природе света, о физическую реальность фотона. Правда, корпускулы света Эйнштейна - фотоны - существенно отличаются от корпускул света в понимании древних ученых и даже И. Ньютона. Однако с корпускулярной точки зрения нельзя объяснить такие свойства света, как интерференция, дифракция, поляризация. Под светом следует понимать поток электромагнитных волн и одновременно корпускул (фотонов). Кроме того, фотон является корпускулы особого рода. Основная характеристика его дискретности - присущая ему порция энергии - определяется через волновую характеристику - частоту v (есть = / * у). Так в физику впервые вошла совсем необычная идея некоего внутреннего связи дискретного и непрерывного, корпускулы и волны, идея, которую начали называть корпускулярно-волновым дуализмом.

Корпускулярно-волновой дуализм, раскрыт современной физикой, является ярким выражением диалектического противоречия единства непрерывного и непрерывного в строении материи. Эта объективное противоречие раскрывается в процессе нашего познания действительности. Категории непрерывного и непрерывного, детализированы в процессе развития физики с помощью понятий частицы и волны, кванта и соответствующих им полей, полей и соответствующих им квантов и т. д., отражают лишь частично неисчерпаемую объективную реальность. Единство этих противоположностей, сложившихся в процессе познания действительности и постоянного углубления этого познания, выражает неисчерпаемость, сложность, противоречивость реального мира.

Контрольные вопросы и задания

1. При каком условии наступает лучистая (тепловая) равновесие?

2. Назовите количественные характеристики процессов излучения и поглощения, а также их единицы. Дайте определение этих характеристик и их единиц.

3. Сформулируйте закон Кирхгофа.

4. Каким методом определяют температуру поверхности звезд? На каком законе он основывается? Сформулируйте этот закон.
5. Чему равна отношение кванта энергии излучения к частоте этого излучения?

6. Выполнение которой условия нужно для возникновения внешнего фотоэффекта?

7. Какие свойства - волновые или корпускулярные - проявляет свет в явлении фотоэффекта?

8. Сформулируйте законы фотоэффекта и объясните их на основе квантовой теории света.

9. Какую природу света подтверждает опыт Иоффе и Добронравова? Объясните его.

10. Что такое комптоновского длина волны? Как ее можно определить?

11. Для чего в своих опытах со светом С. И. Вавилов на сетчатку глаза постоянно направлял помимо основного красный свет? Почему основной свет он подбирал очень слабой интенсивности?

12. Как вы понимаете корпускулярно-волновой дуализм света?



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии