Вероятностное истолкование электромагнитной волны

Современная точка зрения на природу света

Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом. Частота световой волны

По современным представлениям свет - это поток фотонов, т.е. элементарных частиц, имеющих нулевую массу, двигающихся со скоростью м/с. Каждый фотон (квант света) обладает энергией:

,

где v - частота электромагнитной волны, - постоянная Планка. (М. Planck - немецкий физик, получивший в 1900 году на основе выдвинутой им гипотезы квантов, закон распределения в спектре излучения абсолютно черного тела).

Импульс каждого фотона:

,где - волновой вектор (15.2.4), модуль волнового вектора (см. 15.2.4.1).

- связь между волновыми и корпускулярными свойствами света.

Если в объеме V находится в данный момент N фотонов с заданной частотой, то создаваемая ими плотность энергии:

.

С другой стороны, плотность энергии электромагнитной волны (16.3) в вакууме:

Сопоставление этих выражений приводит нас к выводу, что число фотонов в единице объема пропорционально квадрату напряженности поля (E² или H², или E² и H²) электромагнитной волны, т.е.

Если в течение интересующего нас отрезка времени средняя плотность фотонов <N/V> велика, то два различных толкования плотности энергии - волновое и корпускулярное - приводят к одним и тем же наблюдаемым значениям для плотности энергии. Только при одном толковании мы рассматриваем эту энергию как энергию электромагнитной волны, запасенную в полях E и H, а при другом - как суммарную энергию фотонов, находящихся в рассматриваемом объеме.

Истинное соотношение между волновой и корпускулярной точками зрения выясняется при рассмотрении света очень малой интенсивности (16.3.2), т.е. когда величина E² очень мала, так мала, что пропорциональное ей среднее число фотонов в единице объема <N/V> становится меньше единицы. В этом случае величину E² приходится истолковывать как величину, задающую вероятность обнаружить фотон в заданном объеме, т.е.:

Дата добавления: 2015-06-04