КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА
Справочник химика 21
Корпускулярно-волновой дуализм
Корпускулярные свойства света и волновые свойства материи. Корпускулярные свойства света и волновые свойства частиц. Справочник химика 21 Химия и химическая технология Статьи Рисунки Таблицы О сайте Реклама. Впервые двойственная корпускулярно-волновая природа была установлена для света. В первой половине прошлого века в ре ] ультате изучения явлений интерференции и дифракции света было экспериментально доказано, что свет представляет собой электромагнитные волны. Возникновение в определенных условиях явлений интерференции и дифракции - характерная особенность любого волнового процесса. Однако в XX в. На основе представлений Планка о передаче лучистой энергии квантами Эйнштейн предложил гипотезу о световых квантах , названных фотонами. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в явлении фотоэффекта. Изучение природы и распространения света показало, что он обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. На первые указывает явление фотоэффекта, на вторые — явления интерференции и дифракции света. Представление о квантах, как уже указывалось выше, впервые было введено в науку в г. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в двух явлениях в фотоэффекте и эффекте Комптона. Но, оказывается, она также легко объясняет и корпускулярные свойства прямолинейное распространение света , отражение и преломление света. Действительно, при увеличении ширины щели а, ограничивающей световой пучок , дифракционная картина становится все более узкой Z 20о стремится к нулю. Если световой пучок вообще не ограничен, то можно считать ширину щели бесконечно большой , а угол дифракции бесконечно малым , т, е. В большинстве оптических приборов отсутствуют очень узкие щели и диафрагмы и поэтому почти всегда можно пренебрегать дифракцией и применять геометрическую оптику. Если частица велика, можно прикоснуться к ней, не внеся серьезных изменений в ее состояние. Если же частица мала , то более осторожным способом установления ее положения могло бы служить освещение этой частицы светом и наблюдение отраженных от нее лучей. Освещая какой-либо предмет, мы посылаем на него поток энергии. Если это большой предмет, он нагревается если же объект достаточно мал, под действием света он будет отталкиваться назад и его импульс станет неопределенным. Минимальное воздействие, какое можно оказать на объект при измерении его положения,-это его освещение одним фотоном и наблюдение отраженного фотона. Но тут мы сталкиваемся со следующим противоречием. Точность изображения объекта зависит от того, насколько короткая длина волны у света, используемого для наблюдения чем короче длина волны , тем точнее изображение объекта. Поскольку нежелательно изменять импульс частицы , приходится использовать фотоны с малой энергией. Однако длина волны фотона с низкой энергией оказывается настолько большой, что положение частицы становится неопределенным. И наоборот, если мы пытаемся поточнее определить положение частицы, пользуясь для этого коротковолновым фотоном, то такой фотон обладает большой энергией и отталкивает частицу, делая неопределенным ее импульс рис. В то же время, можно показать, что электроны также обладают волновыми свойствами. Так, Дэвиссон и Джермер г.. Еще до этого де Бройль г. Впервые двойственная природа микрообъектов была установлена для света. С одной стороны, для него характерны явления интерференции и дифракции, что присуще любому волновому процессу. С другой стороны, имеются факты, которые указывают на корпускулярные свойства света. К ним относится фотоэффект — явление испускания металлами и полупроводниками электронов под действием света , открытое в г. Представление о квантах, как мы уже указывали выше, впервые было введено Планком Корпускулярные свойства света проявляются, например, в явлении фотоэффекта, открытого в г. Энергия, которой обладают фотоны, обратно пропорциональна длине волны. Кроме того, широко известная в то время корпускулярная теория света И. Мы знаем также, что радиоволны, инфракрасное излучение , рентгеновские и космические лучи , так же как свет и ультрафиолетовое излучение , являются электромагнитными волнами и различаются лишь диапазонами частот. Наиболее значительным изменением представлений об электромагнитном излучении , характерных для XIX в. В этом смысле фотон ведет себя подобно частице, т. Однако фотон обладает и волновыми свойствами это проявляется в волновом характере распространения света , в способности фотона к интерференции и дифракции. Фотон отличается от частицы в классическом понимании этого термина тем, что его точное положение в пространстве, как и точное положение любой волны, не может быть указано. Но он отличается и от классической волны — неспособностью делиться на части. Объединяя в себе корпускулярные и волновые свойства , фотон на является, строго говоря, ни частицей, ни волной, — ему присуща корпускулярно-волновая двойственность. Однако, согласно данной впоследствии интерпретации фотоэлектрического эффекта , свету были приписаны также и корпускулярные свойства , так что излучение обладает двойственным корпускулярно-волновым характером. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в двух явлениях — в фотоэффекте и эффекте Комптона. До сих пор пока еще не представляется возможным истолковать все сложные и многочисленные световые явления в рамках единой теории. Одна часть этих явлений интерференция, диффракция и др. Ни разу не оказалось возможным объяснить ни волновых свойств света корпускулярной квантовой теорией, ни, наоборот, корпускулярных его свойств волновой теорией. Такого рода путь к устранению дуализма света был принципиально неправильным. Последнее выражение устанавливает взаимосвязь между массой фотона т и длиной волны света Я. В нем объединяются как волновые, так и корпускулярные свойства света. В то же время электромагнитное излучение обладает массой производит давление , и его можно представить как поток частиц — фотонов. Иными словами, электромагнитное излучение проявляет как волновые, так и корпускулярные свойства. Луи де Бройль г. В настоящее время принято считать, что свет имеет двойственную корпускулярноволновую природу и что для каждого эксперимента следует пользоваться той моделью, которая приводит к более простой интерпретации. Так, комптоновское рассеяние рентгеновских лучей на электронах в твердом теле удобнее рассматривать как столкновение двух частиц фотона и электрона. Здесь нет противоречия свет есть свет, и только из сообрал ений удобства здесь используются такие привычные понятия, как волна и частица. План-ком для объяснения раснределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Эйнштейн показал, что Ф. Появление в физике Ф. Рассматривая разные опти ческие явления, легко видеть, что в некоторых из них свет веде себя как поток материальных частиц фотонов , а в других — как. К первым относится большинство явлений, связанных с испусканием и поглощением света материальными телами. Они хорошо объясняются квантовой, т. Яркими примерами могут служить рассмотренные выше фотоэлектрический эффект и эффект Комптона , где фотоны ведут себя примерно так, как материальные тела с определенной массой и кинетической энергией , летящие по определенным направлениям. В противоположность этому большинстз. Квантовая теория света внесла, таким образом , в физические представления непривычный дуализм — мы принуждены приписывать свету двойственные свойства волн и корпускул. Таким образом дуализм волн и корпускул является общим свойством материи. Выход из такой двойственности надо искать не е противопоставлении волновых и корпускулярных свойств , а в их объединении. Один из создателей квантовой механики Г е й з е н-берг так формулирует эту задачу свет и материя не могут одновременно состоять из волн и частиц, так как оба представления друг друга исключают. Свет фотоны и весомая материя суть единые физические явления и двойственность их свойств только кажущаяся. Она зависит от того, что наши представления и наш язык возникли из наблюдения на больших телах и что для атомных процессов они не были приспособлены. Это заставляег при описании таких процессов прибегать к неполным аналогиям , которые дают волновая и корпускулярная картины. Поэтому бесполезно было бы истолковывать природу фазовых волн с помощью наших привычных представлений классической физики. Следует подчеркнуть, что фазовая волна распространяется со скоростью, превышающей скорость света 29 , и что уже по одному этому ее нельзя уподоблять ни электромагнитным, ни каким-либо другим волнам классической физики , связанным с переносом энергии. Действительно, согласно теории относительности Эйнштейна , ни один процесс в природе не может быть связан с переносом энергии или вещества со скоростью, превышающей скорость света. Эти волны излучаются весьма различными вибраторами, регистрируются весьма различными методами , но они имеют единую электромагнитную природу. Однако необходимо отметить, что с изменением длины волны возникают и ка-честтвенные различия лучи, характеризующиеся малой длиной волны , более ярко выявляют наряду с волновыми корпускулярные свойства , энергия фотонов квантов энергии возрастает с умень -нлением длины волны [см. Свет обладает одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами. Эта двойственность присуща не только свету, но и потоку других элементарных частиц — отдельных атомов, электронов и т. Таким образом , можно считать , что излучение—это электромагнитные волны и вместе с тем поток частиц света —фотонов. С точки зрения буржуазной науки , пытающейся ограничиться механическими представлениями , такая двойственность необъяснима.
Существование у света свойств и волны и потока частиц корпускул называют корпускулярно -- волновым дуализмом. Противоположность свойств частиц и волн в рамках классической физики не дает возможности утверждать, что свет является одновременно и волной и потоком частиц. Смысл корпускулярно - волнового дуализма свойств света в том, что он может описываться с использованием волновых представлений или корпускулярных понятий, что зависит от условий эксперимента. Нам известны убедительные эмпирические факты, доказывающие волновую природу света опыты по интерференции, дифракции, поляризации. Но экспериментальные доказательства корпускулярных проявлений света не менее убедительны эффект Комптона, фотоэффект, тепловое излучение. Ограничения в применении образов классической физики для описания свойств света проявляются также в условности применения образов волн и корпускул. Так, используя корпускулярные представления при описании фотоэффекта надо помнить, что свойства фотона существенно отличаются от свойств частиц в классической физике. Его масса покоя считается равной нулю, скорость движения в любой инерциальной системе отсчета одинакова, всегда отлична от нуля. При этом рассматривая свет как совокупность частиц фотонов для нахождения их массы следует использовать волновую характеристику -- частоту. При рассмотрении волновых явлений, таких как интерференция и дифракция света для фиксации соответствующей картины требуется применение фотоэлемента, что означает использование квантовых свойств света для визуализации его волновых свойств. Большой период развития оптики как науки связан с противоборством двух взглядов на природу света. Так в XVII веке имелось две теории света. Корпускулярная теория , ее сторонником был И. Ньютон , обладавший неоспоримым авторитетом. Ньютон считал свет потоком частиц, которые перемещаются от источника света во все стороны. Ньютон, используя свои представления, объяснил прямолинейность распространения света, но не смог объяснить законы отражения и преломления. Ярким представителем противоположного направления, представлявшего свет как совокупность волн , был Х. Гюйгенс считал свет волной, которая распространяется в эфире, все заполняющей и везде проникающей среде. Теория, предложенная Гюйгенсом, объяснила дифракцию и интерференцию, но не смогла дать объяснение прямолинейному распространению света. В течение долго времени не было единого представления о природе света. Корпускулярные теории менялись на волновые. Ни одна теория не могла стать единственной, принятой всеми. В семидесятых годах XIX века Максвелл изложил свою электромагнитную теорию. Показал, что свет является электромагнитной волной, что было подтверждено опытами. Свет стали считать электромагнитной волной. Волновая теория стала считаться доказанной окончательно. Однако волновая теория света в ее электромагнитной форме стала недостаточной для толкования всех оптических явлений. Впервые это проявилось при исследовании проблем равновесного абсолютно черного излучения. Формулу, которая согласовывается с опытом для всего диапазона волн, предложил М. Планк на основе новых, квантовых представлений. Изначально они касались только природы света, но позднее проникли во все разделы физики. Оказалось, что представления классической физики, которые базируются на основе понятий, связанных с макроскопическими объектами, не применимы или используются с существенными ограничениями в области атомных масштабов. Идеи Планка легли в основу новой физики, квантовой физики. Так Планк предположил, что излучение и поглощение света веществом происходит конечными порциями -- квантами. Согласовывая свою гипотезу с законами термодинамики и электродинамики, Планк принял энергию кванта равной:. Сам Планк полагал, что квантовые свойства свет проявляет только в актах излучения и поглощения света. Все остальное происходит в рамках теории Максвелла. Эйнштейн развил квантовую теорию. Он заключил, что и при распространении в пространстве свет ведет себя как совокупность частиц фотонов , имеющих энергию, которая определяется выражением 1. Это было не простым возвратом к Ньютоновской теории корпускул, так как фотоны принципиально отличаются от частиц в механике. Фотоны имеют волновые свойства. Эта особенность фотонов и называется корпускулярно -- волновым дуализмом. Световое давление -- проявление объемной плотности импульса у волны и закона сохранения импульса при взаимодействии волны с веществом. Какова сила давления F , которую испытывает зеркальная поверхность, если на нее перпендикулярно падает пучок монохроматического. Давление света при нормальном падении равно:. Какова концентрация фотонов в пучке n? Давление света в свою очередь выразим как:. Главная Цены и сроки Как это работает. Все предметы Физика Оптика Корпускулярно-волновой дуализм. Сущность дуализма в оптике. Сущность дуализма в оптике Определение 1. Сила давления света может быть вычислена как: Давление света при нормальном падении равно: За основу решения задачи примем выражение, определяющее концентрацию фотонов в пучке света как: Давление света в свою очередь выразим как: Узнай стоимость написания работы на заказ. Выберите тип работы Курсовая работа Контрольная работа Решение задач Реферат Дипломная работа Отчёт по практике Презентации Эссе Чертёж Сочинения Перевод Ответы на вопросы Магистерская диссертация Кандидатская диссертация Лабораторная работа Статья Доклад Рецензия Монография Бизнес-план Творческая работа Набор текста Другое Повышение уникальности текста Помощь on-line Маркетинговое исследование Вычитка и рецензирование работ Подбор темы работы Копирайтинг. Квантовая система в поле электромагнитной волны Распространение световых волн в анизотропных средах Скорость распространения электромагнитных волн Волновое уравнение. Электромагнитные волны Плотность энергии и импульса электромагнитных волн Все статьи по физике. Дипломные работы Курсовые работы Рефераты Контрольные работы. Авторы студенческих работ Работа репетитором Работа для преподавателей Заработок для студентов Заказ дипломной работы Отзывы об Автор24 Партнерская программа Популярные вопросы Примеры студенческих работ. Топ авторов Правила Статьи Помощь Контакты.
Css баннер для сайта
Хочу служба по контракту
Новости череповца происшествия за неделю
Сколько дней отдыхаем на 1 мая 2017
Артек лагерь адрес на карте