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.
Related posts:
- Хвильові і корпускулярні властивості світла За часів Ньютона більшість фізиків розглядали світло як потік особливих частинок. Правда, повної згоди з цього питання не було. Так, сучасник Ньютона Гюйгенс вважав світло хвилями, що поширюються в особливому середовищі – ефірі. Суперечка про природу світла закінчується в 19 столітті, коли були поставлені досліди, що демонструють дифракцію світла. Після цього хвильова природа світла стає […]...
- Електромагнітна природа світла Світло має як хвильовими властивостями, так і корпускулярними властивостями. Така властивість світла називає корпускулярно – хвильовий дуалізм. Але вчені і фізики давнину не знали про це, і спочатку вважали світло пружною хвилею. Світло – хвилі в ефірі Але так як для поширення пружних хвиль потрібна середу, то виникав правомірне питання, в якій же середовищі поширюється […]...
- Хвильова природа світла “Що таке світло?” – Питання, що займав вчених століттями. У 1675 р великий англієць Ісаак Ньютон припустив, що світло – це потік дрібних частинок. Його науковий суперник, голландський фізик Християн Гюйгенс вважав, що світло – це хвилі. Тоді перемогла теорія Ньютона, в чому через його високого наукового авторитету. Близько 1800 англійський дослідник Томас Юнг, який […]...
- Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла Розуміючи під світлом всі види випромінювання – видимого, інфрачервоного, ультрафіолетового, рентгенівського та ін., Відзначимо, що важливість світла як об’єкта оточуючого нас світу міститься ще в стародавньому біблійному: “Хай буде світло!”. Що ж таке світло? Яка фізична природа світла? Відповідь на це питання є принципово важливим як для розуміння властивостей навколишньої природи, так і для розвитку […]...
- Поляризація світла Дифракція і інтерференція світла підтверджує хвильову природу світла. Але хвилі можуть бути поздовжніми і поперечними. Розглянемо наступний досвід. Поляризація світла Припустимо пучок світла через прямокутну пластину турмаліну, одна з граней якої паралельна осі кристала. Ніяких видимих змін не відбулося. Світло лише частково погасив у пластині і придбав зеленувате забарвлення. Тепер після помістимо ще одну пластину […]...
- Дисперсія світла – коротко Отже, в чому полягає явище дисперсії світла? У минулій статті ми розглянули закон заломлення світла. Тоді ми не замислювалися, а точніше – не згадували про те, що світло (електромагнітна хвиля) має певну довжину. Давайте згадаємо: Світло – електромагнітна хвиля. Видиме світло – це хвилі, що мають довжину в інтервалі від 380 до 770 нанометрів. Так […]...
- Оптика та швидкість світла Джерело світла поширює промені у всі сторони. Світло падає на навколишні предмети і цим змушує їх нагріватися. Якщо світло потрапляє в очі, він викликає зорові відчуття – ми бачимо. Тобто при поширенні світла відбувається передача деякого впливу. Одне тіло впливає на інше. Всього існує два способи впливати на інший предмет: 1. Перенесення речовини 2. Зміна […]...
- Хвильова теорія світла Іншої точки зору дотримувався голландський фізик, математик, астроном і винахідник Християн Гюйгенс (1629-1695). Будучи послідовником Грімальді, вперше припустив, що світло є хвилею (§ 29), він стверджував, що світло являє собою не потік рухомих частинок, а распространяющуюся хвилю. Його пояснення згодом отримало назву хвильової теорії світла. Головне питання полягало в тому, що являє собою середовище, в […]...
- Подвійна природа думки Термін “думка” за своїм походженням не є соціологічним, він запозичений з філософії, має давню історію і досить складну долю. У давньогрецькій філософії “думка” (doxa) і “знання” (episteme) – основні категорії теорії пізнання. Для Сократа думка – не ступінь пізнання істини, а прояв деякої диспозиції самої людини (вірування, забобони, схильності і т. П.). Тому він відстоює […]...
- Що таке фотони У результаті дослідження явищ, пов’язаних із взаємодією світла і речовини (теплове випромінювання і фотоефект), фізики прийшли до висновку, що світло складається з окремих порцій енергії – фотонів. Випромінювання світла, його поширення та поглинання відбувається строго цими порціями. Фотони мають енергією і імпульсом і можуть обмінюватися ними з частками речовини (скажімо, з електронами або атомами). Як […]...
- Таємниці світла Майже всі свої знання про Всесвіт вчені отримують шляхом спостереження за світлом і подальшого аналізу принесеної їм інформації. Проте ще зовсім недавно про сам світлі люди практично нічого не знали. У сімнадцятому столітті з’явилися дві суперечать теорії про природу світла. Корпускулярна теорія, висунута Ісааком Ньютоном, стверджувала, що світло складається з найдрібніших частинок, названих Ньютоном корпускулами. […]...
- Віддзеркалення світла. Закон відбиття світла Вам уже відомо, що світло від джерела або від освітленого тіла сприймається людиною, якщо промені світла потрапляють в очі. Як поводитиметься світло, якщо на його шляху є перешкода? Щоб дізнатися це, проробимо наступний досвід. Від джерела S направимо через щілину пучок світла на екран. Екран буде освітлений, але між джерелом і екраном ми нічого не […]...
- Дифракція світла – коротко Перед дифракцією потрібно сказати про її “подругу” – інтерференцію. Адже інтерференція і дифракція світла – це явища, які спостерігаються одночасно. Інтерференція світла – це коли дві когерентні світлові хвилі при накладенні підсилюють один одного або навпаки послаблюють. Хвилі є когерентними, якщо різниця їх фаз постійна в часі, а при додаванні виходить хвиля тієї ж частоти. […]...
- Корпускулярна теорія світла Раніше ми вже говорили про те, що за сучасними уявленнями світло – це електромагнітне випромінювання. Основні закономірності, пов’язані з відображенням і заломленням світла, загально відомі ще в Античності, були досліджені і уточнені в XVII в. Кеплером, Гюйгенсом, Декартом та іншими вченими. У середині 60-х рр. XVII в. природою світла, інакше кажучи оптикою, зацікавився Ісаак Ньютон. […]...
- Види джерел світла Світло – це електромагнітні хвилі (по-іншому говорять, електромагнітне випромінювання). У розділі фізики “Оптика” світлом вважають не будь-які електромагнітні хвилі, а лише хвилі, які лежать в певному діапазоні довжини хвилі. Це ті довжини хвиль, які сприймаються очима людини. Таким чином, світло – це видимі для людини електромагнітні хвилі, або видиме випромінювання. Джерела світла, тобто тіла, що […]...
- Поширення світла Окремі закони оптики були сформульовані задовго до того, як була визначена сутність світла. Одним з таких законів буде закон прямолінійного поширення світла. Згідно з ним в однорідної прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно. Він був визначений в ще III в. до н. е. давньогрецьким вченим Евклідом. Якщо середовище не прозора, то світ не буде поширюватися. Прямолінійністю […]...
- Дифракція світла – фізика Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напрямку поширення при проходженні поблизу перешкод. У класичній фізиці, явище дифракції описується як інтерференція хвилі відповідно до принципу Гюйгенса-Френеля. Ці характерні моделі поведінки проявляються, коли хвиля зустрічає перешкоду або щілину, яка порівнянна за розмірами з її довжиною хвилі. Подібні ефекти виникають, коли світлова хвиля проходить через середовище […]...
- Джерела світла. Поширення світла Ще в давні часи вчені цікавилися природою світла. Що таке світло? Чому одні предмети кольорові, а інші білі або чорні? Дослідним шляхом було встановлено, що світло нагріває тіла, на які він падає. Отже, він передає цим тілам енергію. Вам уже відомо, що одним з видів теплопередачі є випромінювання. Світло – це випромінювання, але лише та […]...
- Заломлення світла. Закон заломлення світла Розглянемо, як змінюється напрям променя при переході його з повітря у воду. У воді швидкість світла менше, ніж у повітрі. Середовище, в якому швидкість поширення світла менше, є оптично більш щільною середовищем. Таким чином, оптична щільність середовища характеризується різною швидкістю поширення світла. Це означає, що швидкість поширення світла більше в оптично менш щільною середовищі. Наприклад, […]...
- Відбиття світла від поверхні Ми знаємо, що всі тіла і предмети можливо побачити завдяки тому, що від них відбиваються промені світла, які сприймає наше око. А як відбиваються ці промені? Хаотично, як завгодно або підкоряючись якимсь законам? Напевно кожен з вас розважався в дитинстві, пускаючи сонячних зайчиків. Дзеркальце потрібно повернути таким чином, щоб на нього потрапляли сонячні або які-небудь […]...
- Прямолінійне поширення світла У вакуумі і однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Фізичною моделлю вузького пучка світла є промінь світла – лінія, вздовж якої поширюється світло. Більшість предметів ми бачимо завдяки тому, що вони відбивають світло. Відбитий від дзеркала промінь лежить в одній площині з падаючим променем і перпендикуляром до дзеркала, проведеним в точку падіння променя. Кут між падаючим […]...
- Інтерференція світла Все, про що ми говорили в попередньому розділі, справедливо для інтерференції будь-яких видів хвиль – зокрема, світлових. Але є дві істотні особливості, що відрізняють інтерференцію світла від інтерференції, скажімо, механічних хвиль. 1. Період коливань електромагнітного поля в світловій хвилі є настільки малим, що спостерігати і вимірювати ми можемо лише усереднене значення інтенсивності світла. 2. Два […]...
- Швидкість світла Швидкістю світла називають швидкість, з якою відбувається поширення електромагнітних хвиль (в тому числі і світла у вакуумі. На даний момент швидкість світла є максимально можливою з практично досяжних швидкостей. Швидкість світла чисельно дорівнює 299 792 458 м/с, хоча зазвичай для спрощення при розрахунках використовують 300 000 000 м/с. Позначається швидкість світла малою латинською літерою “с”. […]...
- Що таке фотон Фотон – це частка світлового потоку, що володіє мінімально можливою енергією. Ще кажуть, що фотон – це частка, що володіє мінімальним квантом світла (порцією світлової енергії). Фотон вважається безмассовой часткою, тобто часткою, яка взагалі не має маси. Примітно, що і електричний заряд фотона також прийнято вважати рівним нулю. Історія Вперше поняття “фотон” ввів в 1926 […]...
- Фізика дифракція світла Якщо на шляху хвилі виникає перешкода, то відбувається дифракція – відхилення хвилі від прямолінійного поширення. Це відхилення не зводиться до відбиття або заломлення, а також викривлення ходу променів внаслідок зміни показника заломлення середовища. Дифракція полягає в тому, що хвиля огинає край перешкоди і заходить в область геометричної тіні. Нехай, наприклад, плоска хвиля падає на екран […]...
- Світло. Дисперсія світла – коротко Світло являє собою електромагнітні хвилі. Швидкість світла у вакуумі дорівнює приблизно 300 000 км / с. Джерела світла можуть бути тепловими (тіла, нагріті до досить високої температури) і холодними (тіла, які світяться при близькій до кімнатної температури); природними (природними) і штучними (створеними людиною); точковими (розмірами яких в даних умовах можна знехтувати) і протяжними (якщо розміром […]...
- Природа водневого зв’язку Дамо визначення водневого зв’язку (В. З.). Ця взаємодія між негативно зарядженими частинками молекул, реалізованим атомом водню. Якщо рисою позначити зв’язок ковалентного типу, а трьома крапками – водневу, то символічно можна відобразити В. З. між молекулами А і В таким чином: Формула. Природу цього межатомного явища зрозуміти досить просто. Атом Н несе позитивні заряди δ +, […]...
- Інтерференція світла: визначення Коли два джерела випромінюють синусоїдальні хвилі однакової частоти, то в місці зустрічі виникає інтерференційна картина. Однак якщо спробувати поставити такий же досвід з допомогою двох незалежних джерел світла, що випромінюють однаковий світло, то ніякої інтерференційної картини не виникне – в місці зустрічі обох хвиль ми будемо спостерігати просто підсумовування інтенсивностей світла. У 1675 р. Ньютон […]...
- Інтерференція світла. Когерентність Якщо в просторі поширюються дві хвилі, то в кожній точці результуюче коливання являє собою геометричну суму коливань, відповідних кожної з складаються хвиль. Це твердження називається принципом суперпозиції хвиль. Принцип суперпозиції хвиль дотримується зазвичай з великою точністю і порушується тільки при поширенні хвиль в якому-небудь середовищі, якщо амплітуда (інтенсивність) хвиль дуже велика. Фізично зміст принципу суперпозиції […]...
- Розсіювання світла. Залежність розсіювання від довжини хвилі При проходженні природного світла через неоднорідне середовище світлові хвилі дифрагують на наявних неоднородностях і дають дифракційну картину з досить рівномірним розподілом інтенсивності в усіх напрямках. Таку дифракцию називають розсіюванням. Розсіювання світла – явище, при якому світло, що поширюється в середовищі, відхиляється по всіляких напрямках. Теорію розсіювання світла розробив англійський фізик Дж. Релей (1842-1919 р). Розрізняють […]...
- Розсіювання світла З класичної точки зору процес розсіювання світла полягає в тому, що світло, проходячи через речовину, збуджує коливання електронів в атомах. Хиткі електрони стають джерелами вторинних хвиль. Вторинні хвилі є когерентними і тому повинні інтерферувати. У разі однорідного середовища вторинні хвилі гасять один одного у всіх напрямках, крім напрямку поширення первинної хвилі. Тому розсіювання світла, тобто […]...
- Розвиток уявлень про світло в 17-20 століттях Питання, що представляє собою світло і які його властивості, хвилювало вчених ще в глибоку давнину. Вчення про світло розвивалося таким чином, що ряд законів, яким підкоряються світлові явища, був встановлений раніше, ніж стало зрозуміло, яка ж природа світла. До таких законів належать закони прямолінійного поширення, відображення, заломлення, повного внутрішнього відбиття світла. Однак пояснення ці закони […]...
- Природа завжди огортає людей темрявою і вічно пориває до світла: Йоганн Гете – Просвітництво Літературний багаж. Пригадайте, з яким “освіченим монархом” познайомився Шиллер 1784 р. Який титул отримав поет унаслідок цього знайомства? Які ліричні жанри теорія класицизму визнавала “високими”? Иоганн Вольфганг Гете народився в давньому торговому місті Франк-фурті-на-Майні. Його батько, імперський радник, колишній адвокат, був людиною педантичною, вимогливою і чесною. Від нього Иоганн успадкував потяг до знань. Мати, взірець […]...
- Кути падіння і заломлення світла Якщо пустити світловий промінь з повітря у воду, то на межі двох середовищ він трохи змінить свій напрямок і у воді піде під іншим кутом. Кут між перпендикулярною прямою до межі двох середовищ і променем у воді зменшиться. Це кут заломлення (γ). Кут між перпендикулярною прямою і падаючим променем – це кут падіння (α). Кут […]...
- Вплив світла на організм людини Вплив світла на організм людини велике, оскільки від правильного освітлення залежить більшість біологічних процесів. За статистикою людина знаходиться на роботі (найчастіше в офісі) близько 40 годин в тиждень. Таким чином, більшу частину світлового дня ми проводимо під штучним освітленням. Негативний вплив світла на людину виражається в сплесках активності і ентузіазму, що раптово з’являється повної апатії, […]...
- ТРАВНЕВА ПІСНЯ – Природа завжди огортає людей темрявою і вічно пориває до світла: Йоганн Гете – Просвітництво Сміється природа радо мені, Як сяє сонце по зимнім сні! Барвисті квіти по всіх лугах, Пташині хори по всіх гаях, І в кожнім серці радість, весна: О земле, сонце, любов ясна! Любов моя, ти світлий чар! Ти злото ранніх нагірних хмар! Твій подив свіжим лугам, полям, Благословення траві й квіткам… Дівчатко любе, дівча ясне! Як […]...
- За кордоном променя світла Промінь світла, минаючи кордон двох середовищ, зазвичай розщеплюється на два промені – відбитий і заломлений. Ще давньогрецького вченому Птолемею була відома витончена закономірність: синус кута заломлення в стільки разів більше синуса кута падіння, у скільки разів коефіцієнт заломлення першого середовища більше коефіцієнта заломлення другого (ми розмірковуємо зараз про перехід світла з більш щільною середовища в […]...
- Штучні джерела світла На жаль жодне джерело штучного освітлення, вироблене на сьогоднішній день, не може рівнятися сонячного денного світла. Для того щоб розібратися при покупці тієї або іншої електричної лампи, який саме світло вона здатна випромінювати, обов’язково слід знати, що таке перенесення кольорів і кольоровість в світловий техніці. Отже, у кольоровості існує своя одиниця вимірювання – “К” (Кельвін). […]...
- Світло – роль світла в житті людини, рослин і тварин Світло є невід’ємною частиною життя. Неможливо уявити світ без сонячних променів. Крім того, що промені дають нам світло і зігрівають в холодну пору, вони сприяють здійсненню життєво необхідних процесів у багатьох організмах. Світло в житті рослин і тварин Світло є невід’ємною частиною життя всього живого на планеті – тварин, рослин і людини. Сонячне світло для […]...
- Дисперсія світла. Дослід Ньютона Дисперсія світла надала можливість вперше досить достовірно обгрунтувати складову сутність білого світла. Так само цей феномен можна побачити, наприклад, при ламанні світла в частинках води, на траві чи в атмосфері при формуванні веселки або ж близько ліхтарів в тумані. Один з найбільш переконливих маркерів дисперсії – розкладання білого світла при пропущенні його крізь призму (досвід […]...