Дуалізм властивостей світла

Дуалізм властивостей світла.

Виявлення корпускулярних властивостей світла в дослідах по фотоефекту, в досвіді Комптона і в ряді інших експериментів не може скасувати твердо встановлених фактів наявності у світла хвильових властивостей, які виявляються при спостереженні явищ інтерференції, дифракції, поляризації. Той факт, що світло має як хвильовими, так і корпускулярними властивостями, називають корпускулярно-хвильовим дуалізмом.

Протилежність властивостей хвиль і частинок в класичній фізиці робить неправомірним твердження, що світ є одночасно і хвилею, і потоком частинок. Світло не є ні хвилею, ні потоком частинок. Природа світла більш складна і не може бути без внутрішніх протиріч описана із застосуванням наочних образів класичної фізики. Сенс корпускулярноволнового дуалізму властивостей світла полягає в тому, що в залежності від умов експерименту природа світла може бути наближено описана із застосуванням або хвильових, або корпускулярних уявлень.

Одним з варіантів відомості складної природи світла до більш простий є спроба представлення фотона у вигляді обмеженого в просторі і в часі цуга електромагнітних хвиль, отриманого в результаті складання великого числа гармонійних електромагнітних хвиль. Якби таке уявлення про фотоні відповідало дійсності, то при проходженні пучка світла через пластину з напівпрозорим дзеркальним покриттям половина кожного цуга проходила б, а половина відбивалася. Поділ кожного фотона на два можна було б виявити за одночасного спрацьовування приладів, поставлених на шляху проходить і відбитого пучків світла. Однак досвід показує, що прилади не спрацьовують одночасно. Спрацьовує або перший з них, або другий окремо. Це означає, що кожен фотон не поділяється пластиною з напівпрозорим покриттям на два, а з однаковою ймовірністю або

відбивається, або проходить крізь пластину як єдине ціле.

Обмежена застосовність образів класичної фізики для опису властивостей світла виражається не тільки в тому, що для опису результатів одних дослідів виявляються придатними хвильові уявлення, а для інших - корпускулярні, але і в умовності застосування цих образів в кожному випадку. Використовуючи корпускулярні уявлення при описі фотоефекту і комптонівського розсіювання, не можна забувати про істотні відмінності властивостей фотона від властивостей частинок в класичній фізиці. Маса спокою фотона дорівнює нулю, швидкість його руху в будь-якій інерційній системі відліку однакова, і немає такої системи відліку, в якій його швидкість була б дорівнює нулю. Розглядаючи світло як потік частинок - фотонів, ми повинні для визначення маси фотона використовувати чисто хвильову характеристику світла - частоту. При дослідженні таких хвильових явищ, як інтерференція і дифракція світла, для реєстрації інтерференційної або дифракційної картини необхідно застосовувати фотоелемент або фотопластинку, т. Е. Використовувати квантові властивості світла для виявлення його хвильових властивостей.

1. Які закономірності явища фотоефекту неможливо пояснити на основі хвильової теорії світла?

2. Поясніть, чому з хвильової теорії слід запізнювання фотоефекту.

3. Чи однакова кінетична енергія електронів, які звільняються з металу під дією фотонів однакової частоти?

4. Чи можна спостерігати явище комптонівського розсіювання фотонів видимого світла?

5. Чи можна виконати досвід Боті, використовуючи в якості джерела фотонів лампочку кишенькового ліхтаря і лічильники фотонів видимого світла?