2. Корпускулярная теория света
Корпускулярно-волновой дуализм (КВД) появился на основе теории Нильса Бора, который, анализируя спектры различных веществ, высказал предположение, идущее вразрез с канонами классической физики, а именно, что энергия атома не непрерывна, а дискретна и может принимать лишь ряд так называемых разрешённых значений энергии, а все остальные значения являются запрещёнными. Справедливость теория Бора была доказана в опытах Джорджа Франка и Генриха Герца (1913).
Минимальное значение энергии атом имеет при температуре абсолютного нуля, и такое состояние атома называют основным, а все остальные – с большими значениями (уровнями) энергии – возбуждённым. В то же время невозбуждённым часто считают состояние атома, находящегося в обычных условиях, т.е. при комнатной температуре, атмосферном давлении и без внешних энергетических воздействий.
Сообщение атому внешней энергии приводит к его возбуждению лишь в том случае, если «порция» или квант (от лат. квантум – количество) сообщаемой энергии равна энергетическому «зазору» между разрешёнными энергетическими состояниями. В результате возбуждения энергия электронов увеличивается, и они переходят на более удалённые от ядра оболочки. По истечении времени возбуждённого состояния – 10-8-10-7с – атом возвращается в исходное состояние, отдавая квант энергии в виде энергии ЭМП. Этот квант энергии назвали фотоном, подчёркивая, тем самым, что его рассматривают в качестве квазичастицы (как бы частицы), которая не имеет массы покоя, распространяется со скоростью света и представляет собой своеобразный «сгусток» энергии, величина которой:
, (8)
где
- энергия фотона, Дж, h
– постоянная Планка, Дж
,
– частота фотона, с-1.
Как следует из (8), энергия
фотона зависит только от его частоты.
Таким образом, если Е2 и Е1 - энергии соответственно возбуждённого и невозбуждённого состояний атома, то формула Бора имеет следующий вид:
. (9)
Переход от одного разрешённого энергетического состояния к другому происходит мгновенно, скачком и связан либо с поглощением энергии атомом, либо с её испусканием.
КВД
заключается в том, что любой микроскопический
объект обладает как свойствами частицы,
так и свойствами волнового поля.
Простейшим движением частицы является
её свободное движение, без приложения
внешней силы. Оно характеризуется
энергией Е
и импульсом p.
Простейшим волновым полем является
плоская монохроматическая волна,
характеризуемая частотой волны 
,
длиной волны λ и волновым вектором k,
причём волновой вектор связан с длиной
волны следующим образом:
=
. (10)
Разделим левую и правую части выражения (8) на скорость света:
,
отсюда 
, (11)
где
.
Выражение
(11) получено с учётом того, что в квантовой
механике нет разделения энергии на
кинетическую и потенциальную, поскольку
потенциальная энергия является функцией
координат, а понятие координаты в
квантовой механике лишено смысла из-за
СНГ. Поэтому речь может идти только о
полной энергии, определяемой как 
.
Полученное выражение объединяет обе теории – волновую и корпускулярную, ибо левая его часть представляет собой важнейший параметр частицы – импульс, а правая содержит важнейший параметр волны – её длину.
КВД впервые был сформулирован Луи де Бройлем (1924) и экспериментально подтверждён К. Дэвиссоном и Л. Джермером (1927). В связи с этим в квантовой физике широко используется понятие волны де Бройля (ВДБ), длину которой находят из (11):
. (12)
Электроны в вакуумных приборах разгоняются до скорости, составляющей до 40% от скорости света. Длина волны де Бройля, найденная по (11), в этом случае составляет величину порядка 10-12м, поэтому наблюдать интерференционную картину в микроскоп нельзя, т.к. длина волны, на которую реагирует человеческое зрение, порядка 10-7м. По мере увеличения массы частиц длина ВДБ становится ещё короче, например, у частицы песка массой 10-3кг, летящей со скоростью 10м/с, длина волны имеет величину порядка 10-32м.
Трудность восприятия КВД заключается в том, что испускание и поглощение фотона локально (от лат. локус – место), поскольку связано с атомом, находящемся в узле кристаллической решётки, а распространение фотона имеет пространственный характер, поскольку волна заполняет всё пространство. Иными словами, фотон «рождается» и «умирает» как частица, а распространяется как волна. Поэтому, характеризуя фотон, используют смешанный набор параметров – энергию и импульс как для частицы, а также частоту и поляризацию – как для волны.