Узгодження хвильових та корпускулярних уявлень

ПРО ПРИРОДУ СВІТЛА

Розглянуті явища – фотоефект та ефект Комптона – служать доказом квантових/корпускулярних уявлень про світло як про потік фотонів.

З іншого боку, такі явища, як інтерференція, дифракція і поляризація світла, переконливо підтверджують хвильову (електромагнітну) природу світла.

Нарешті, тиск і заломлення світла пояснюються як хвильової, так і квантової теоріями.

Таким чином, електромагнітне випромінювання виявляє дивовижну єдність, здавалося б, взаємовиключних властивостей – безперервних (хвилі) і дискретних (фотони), які взаємно доповнюють один одного.

Основні рівняння, що зв'язують корпускулярні властивості електромагнітного випромінювання (енергія і імпульс фотона) з хвильовими властивостями (частота або довжина хвилі):

Більш детальний розгляд оптичних явищ приводить до висновку, що властивості безперервності, характерні для електромагнітного поля світлової хвилі, не слід протиставляти властивостям дискретності, характерним для фотонів.

Світло, володіючи одночасно корпускулярними і хвильовими властивостями, виявляє певні закономірності в їх прояві. Так, хвильові властивості світла проявляються в закономірностях його розповсюдження, інтерференції, дифракції, поляризації, а корпускулярні - у процесах взаємодії світла з речовиною.

Чим більше довжина хвилі, тим менше енергія і імпульс фотона і тим важче виявляються квантові властивості світла (з цим пов'язано, наприклад, існування “червоної межі” фотоефекту).

Навпаки, чим менше довжина хвилі, тим більше енергія і імпульс фотона і тим важче виявляються хвильові властивості світла (наприклад, хвильові властивості –

дифракція – рентгенівського випромінювання виявлені лише після застосування в якості дифракційної решітки кристалічної решітки кристалів).

Взаємозв'язок між подвійними корпускулярно - хвильовими властивостями світла можна пояснити, якщо використовувати, як це робить квантова оптика, статистичний підхід до розгляду закономірностей поширення світла.

Наприклад, дифракція світла на щілині полягає в тому, що при проходженні світла через щілину відбувається перерозподіл фотонів в просторі. Так як ймовірність попадання фотонів в різні точки екрану неоднакова, то і виникає дифракційна картина. Освітленість екрана пропорційна ймовірності попадання фотонів на одиницю площі екрану.

З іншого боку, з хвильової теорії, освітленість пропорційна квадрату амплітуди світлової хвилі в тій же точці екрану. Отже, квадрат амплітуди світлової хвилі в даній точці простору є мірою ймовірності попадання фотонів в дану точку.

Дата добавления: 2014-01-11