Корпускулярно – волновой дуализм света

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КОНЦЕПЦИЯ.

Кризис в физике и нарушение прежних представлений

Конец XIX — начало XX в. характеризуется кризисом в физике, который сопровождался нарушением прежних представлений о строении материи, ее свойствах, формах движения и типах закономерностей.

Ряд выдающихся открытий в физике — рентгеновских лучей, радиоактивного излучения урана, электрона — опровергали сложившиеся представления о материи и ее формах. М. Планком была создана теория квантов и энергии микрообъектов, А. Эйнштейном вскрыта количественная связь между массой и энергией связи атомов.

Рухнуло основное положение атомистического материализма о неделимости и неуничтожимости атома. Однако тезис о том, что в связи с новыми открытиями в физике материя исчезла, был правомерно оспорен В.И. Лениным. Характеризуя подлинный смысл выражения «материя исчезла», В.И. Ленин доказал, что исчезла не материя, а тот предел, до которого эту материю знали.

Суть Ленинского принципа неисчерпаемости материи состоит в его положении: «Электрон также неисчерпаем, как и атом. Природа бесконечна». Идея о неисчерпаемости материи — атома, электрона и других элементарных частиц — результат конкретизации основных положений о движении материи. Открытые в конце XIX — начале XX в. такие составные части атома, как электрон, протон, нейтрон, многими физиками рассматривались абсолютно простыми бесструктурными точечными образованиями, но дальнейшее развитие физики показало чрезвычайно сложный состав элементарных частиц. В настоящее время неисчерпаемость электрона и других материальных частиц становится метрологическим принципом в истолковании все более широкого круга явлений материального мира.

Таким образом, с развитием естествознания происходит смена одного научного представления о материальном мире — одной парадигмы, т. е. стереотипа в понимании различных явлений - другим. В прошлом ученые общались редко, обмен научной информацией отсутствовал, но острая полемика в сфере науки была всегда.

Сложившиеся к началу XIX в. представления о строении материи были односторонними и не давали возможности объяснить ряд экспериментальных факторов. Разработанная М. Фарадеем и Дж. Максвеллом в XIX в. теория электромагнитного поля показала, что признанная концепция не может быть единственной для объяснения структуры материи. В своих работах М. Фарадей и Дж. Максвелл показали, что поле — это самостоятельная физическая реальность.

Таким образом, в науке произошла определенная переоценка основополагающих принципов, в результате которой обоснованное И. Ньютоном дальнодействие заменялось близкодействием, а вместо представлений о дискретности выдвигалась идея непрерывности, получившая свое выражение в электромагнитных полях.Электродинамика - наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами и токами.

Понятие поля для описания э/м явлений было введено анг. физиком М. Фарадеем, которому принадлежит открытие явления э/м индукции, сущность которого состоит в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (вихревое эл. поле). На этом основана работа электродвигателей и генераторов электрического тока.

Помимо открытия яв. э/м индукции (1831), следует отнести к достижениям Фарадея следующие: открытие законов электролиза (1834), обнаружение поляризации диэлектриков и введение диэлектрической проницаемости (1837), экспериментальное доказательство закона сохранения эл. заряда (1843), открытие диамагнетизма и обнаружение явления вращения плоскости поляризации света в веществе, помещенном в магнитном поле (1845),открытие парамагнетизма (1847) и др.

Математическая теория электромагнитного поля была позднее развита английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-189 7). Все основныепроявления электромагнитного поля он выражает с помощью систем из двадцати уравнений (впоследствии О. Хевисайдом и Г. Герцем система уравнений Максвелла приводится к более простому виду, который используется в наши дни).

Из этих уравнений вытекает:

1) связь переменного магнитного поля с порождаемым им электрическим полем, а переменного электрического поля – с порождаемым им магнитным, т.е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом и образуют единое электромагнитное поле;

2) существование э/м волн, которые распространяются в вакууме со скоростью, совпадающей со скоростью распространения света;

3)поперечность э/м волн.

Э/м поле в каждой точке характеризуется напряженностью электрического и магнитного полей. Напряженности эл. и маг. полей – величины векторные. Векторы напряженности полей взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к направлению распространения.

Вывод Максвелла о том, что скорость распространения э/м волн совпадает со скоростью распространения света, приводит к созданию э/м теории света, согласно которой свет представляет собой частный случай э/м волн в диапазоне от 380 до 760 нм. Экспериментально э/м волны были обнаружены немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем (1857-1894).

Итак, к концу 19 в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества непрерывного поля.

1) Вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно.

2) Вещество и поле различаются по своим физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, поле – нет.

3) Вещество и поле различаются по степени проницаемости: вещество мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо.

4) Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества меньше нее на много порядков.

В результате революционных открытий в физике в конце 19 и начале 20 столетий обнаружилось, что физическая реальность едина и нет пропасти между веществом и полем: поле, подобно веществу, обладает корпускулярными свойствами, а частицы вещества, подобно полю - волновыми.

Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механической картины мира. Ведь любые попытки распространить механические принципы на электрические и магнитные явления оказались несостоятельными. Поэтому естествознание вынуждено было, в конце концов, отказаться от признания особой, универсальной роли механики.

Дата добавления: 2014-01-07