РОЗВИТОК ПОГЛЯДІВ НА ПРИРОДУ СВІТЛА
ОПТИКА І КВАНТОВА ФІЗИКА
РОЗДІЛ. 4 Хвильова і квантова оптика
§ 31.РОЗВИТОК ПОГЛЯДІВ НА ПРИРОДУ СВІТЛА
Ви добре знаєте ще з 7 класу про те, що від джерела світла, наприклад від лампочки або свічки, світло поширюється в усі боки й падає на навколишні предмети, зокрема, нагріваючи їх. Потрапляючи в око, світло спричиняє зорове відчуття – ми бачимо те, що оточує нас. Можна сказати, що під час поширення світла передається дія від одного тіла – джерела світла – до іншого – приймача.
Взагалі ж одне тіло може діяти на інше двома різними
Можна, наприклад, змусити задзвонити дзвінок, що перебуває на деякій відстані, вціливши в нього кулькою (мал. 140, а). При цьому відбувається перенесення речовини. Але можна діяти інакше: прив’язати шнур до осердя дзвінка і змусити дзвінок звучати, посилаючи по шнуру хвилі, які розгойдуватимуть його осердя (мал. 140, б). У цьому випадку речовина не переноситиметься. По шнуру буде поширюватися хвиля, змінюючи його стан (форму). Отже, дія від одного тіла до другого може
Відповідно до двох можливих способів передавання дії від джерела до приймача виникли й почали розвиватися дві зовсім різні теорії про те, що таке світло і яка його природа. Причому виникли вони майже одночасно в XVII ст.
– Одна теорія пов’язана з ім’ям І. Ньютона, а друга – з ім’ям К. Гюйгенса.
І. Ньютон дотримувався так званої корпускулярної теорії світла, згідно з якою світло – це потік частинок, що вилітають від джерела, прямуючи в усі боки (перенесення речовини).
За хвильовою теорією К. Гюйгенса, світло – це хвилі, що поширюються в особливому, гіпотетичному середовищі – ефірі, який заповнює увесь простір і проникає всередину всіх тіл.
Обидві теорії тривалий час існували паралельно. Жодна з них не могла перемогти. Лише авторитет І. Ньютона змушував більшість учених віддавати перевагу корпускулярній теорії. Відомі на той час із дослідів закони поширення світла більш або менш успішно пояснювалися обома теоріями.
На основі корпускулярної теорії було важко пояснити, чому світлові пучки, перетинаючись у просторі, ніяк не діють один на одного. Адже світлові частинки повинні стикатися й розсіюватись.
Хвильова ж теорія це легко пояснювала. Хвилі, наприклад, на поверхні води вільно проходять одна крізь одну і не впливають одна на одну.
Проте за хвильовою теорією важко пояснити прямолінійне поширення світла, яке обумовлює утворення за предметами різких тіней. За корпускулярною ж теорією прямолінійне поширення світла – це просто наслідок закону інерції.
Таке непевне уявлення щодо природи світла тривало до початку XIX ст.,
Мал. 140
До того часу, поки не були відкриті явища дифракції (огинання світлом перешкод) та інтерференції світла (посилення або послаблення освітленості від накладання світлових пучків). Ці явища властиві тільки хвильовому руху. Пояснити їх за корпускулярною теорією не можна. Тому здавалося, що хвильова теорія остаточно перемогла.
Така впевненість особливо зросла після того, як Дж. Максвелл у другій половині XIX ст. показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль. Праці Максвелла заклали основи електромагнітної теорії світла.
Після того як Г. Герц експериментально виявив електромагнітні хвилі, ніяких сумнівів у тому, що під час поширення світло поводиться як хвиля, не лишилося.
Проте на початку XX ст. уявлення про природу світла почали докорінно змінюватися. Несподівано з’ясувалося, що відкинута корпускулярна теорія все ж таки має під собою основу.
Під час випромінювання і поглинання світло поводиться подібно до потоку частинок.
Було виявлено переривчасті, або, як кажуть, квантові властивості світла. Виникла незвичайна ситуація: явища інтерференції і дифракції, як і раніше, можна було пояснити, вважаючи світло хвилею, а явища випромінювання і поглинання – вважаючи світло потоком частинок. Ці два, здавалось би, несумісних одне з одним уявлення про природу світла в 30-х роках XX ст. вдалося несуперечливо об’єднати у новій видатній фізичній теорії – квантовій електродинаміці.
Пізніше з’ясувалося, що двоїстість властивостей характерна не тільки для світла, а й для будь-якої іншої форми матерії.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...