Подвійна природа світла

У результаті розгляду всієї сукупності оптичних явищ виникає природне запитання: що ж таке світло? Безперервно розподілена в просторі електромагнітна хвиля або потік окремих частинок – фотонів? Теорія і експерименти приводять до висновку, що обидві відповіді повинні бути стверджувальними.

1. Явища інтерференції і дифракції світла, характерні для будь-яких хвильових процесів, не залишають сумнівів у тому, що світло є форма хвильового руху матерії. Таким чином, ми повинні визнати: так, світло має хвильову природу, світло – це електромагнітна хвиля.

2. Однак явища взаємодії світла і речовини (наприклад, фотоефект) вказують на те, що світло поводиться як потік окремих частинок. Ці частинки – фотони – ведуть, так би мовити, самостійний спосіб життя, мають енергію і імпульсом, беруть участь у взаємодіях з атомами і електронами. Випромінювання світла – це народження фотонів. Поширення світла – це рух фотонів в просторі. Віддзеркалення і поглинання світла – це відповідно пружні і непружні столковенія фотонів з частинками речовини.

Всі спроби витлумачити зазначені явища випромінювання і поглинання світла в рамках хвильових уявлень класичної фізики закінчилися невдачею. Залишалося лише погодитися з тим, що світло має корпускулярную4 природу, світло – це сукупність фотонів, мчаться в просторі.

Таким чином, світло має двоїсту, корпускулярно-хвильову природу – він може проявляти себе то так, то сяк. В одних явищах (інтерференція, дифракція) на передній план виходить хвильова природа, і світло поводиться в точності як хвиля. Але в інших явищах (фотоефект) домінує корпускулярна природа, і світло поводиться подібно до потоку частинок. Дивно все це, чи не так? Але що поробиш – так влаштована природа. Ми, люди, живемо серед макроскопічних тіл, і наша уява виявилося не здатним повноцінно уявити собі явища мікросвіту.

Природа, однак, незмірно ширше і багатше того, що може вмістити в себе людську уяву. Визнавши це і керуючись не стільки власною уявою, скільки спостереженнями, результатами експериментів і вельми витонченою математикою, люди почали успішно створювати квантову теорію мікроскопічних явищ і процесів.

Про деякі парадоксальних на перший погляд – але тим не менш підтверджених експериментально! – Висновках квантової теорії ми поговоримо в наступному розділі.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 4.00 out of 5)

Подвійна природа світла