ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ, ИНФОРМАТИКИ, МАТЕМАТИКИ

ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

Лечебно-профилактический факультет

Дисциплина: Современная научная картина мира

Реферат

Корпускулярно-волновые свойства света. Принцип дополнительности н. Бора и соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Исполнитель:

Исмагилова Олеся Рафисовна

Студентка группы № ОЛД-201

ЕКАТЕРИНБУРГ, 2013

Содержание

§1. Введение _______________________________________ с.3

§2. Основная часть__________________ _________________ с.4

§2.1 История_____________________________________ с.4

§2.2. Двойственная природа света____________________ с.6

§2.3. Доказательства волновых свойств света___________ с.7

§2.3.1. Интерференция света______________________ с.7

§2.3.2. Дифракция света__________________________ с.10

§2.3.3. Поляризация света________________________ с.12

§2.3.4. Дисперсия света___________________________ с.14

§2.4. Доказательства корпускулярных свойств света_____ с.16

§2.4.1. Гипотеза Планка__________________________ с.16

§2.4.2. Фотоэффект______________________________ с.17

§2.4.3.Эффект Комптона_________________________ с.19

§2.4.4. Фотоны_________________________________ с.21

§2.5. Принцип дополнительности____________________ с.26

§2.6. Принцип неопределенности____________________ с.28

§3. Заключение_____________________________________ с.30

§4. Список используемой литературы___________________ с.32

§5. Приложения____________________________________ с.33

§1. Введение

Долгое время в физике главенствовала волновая теория света, а микроскопическим частицам вещества, атомам например, приписывали исключительно корпускулярные свойства. Но с этих позиций не удалось создать стройную и непротиворечивую теорию строения атома. Опыты Резерфорда показали «ажурное» строение атома, где основная масса содержится в ядре диаметром порядка, а электроны заполняют весь остальной объем. Но было доказано, что такая система не может быть устойчивой без движения электронов. Этот факт и многие другие привели к разумению того, что к микроскопическим частицам нельзя подходить с уравнениями классической механики.

Открытие явления фотоэффекта также не вписывалось в рамки классической физики. Это привело к созданию квантовой механики, в которой микрочастицам приписывают особые свойства невозможные с точки зрения классической физики.

Целью данной работы будет рассмотреть понятие корпускулярно – волнового дуализма для микрочастиц и излучения, рассмотреть основные формулы и законы, что описывают эти явления.

§2.1 История

Почти одновременно были выдвинуты две теории света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса. Согласно корпускулярной теории, или теории истечения, выдвинутой Ньютоном в конце 17 века, светящиеся тела испускают мельчайшие частицы (корпускулы), которые летят прямолинейно по всем направления и, попадая в глаз, вызывают световое ощущение.

Согласно волновой теории светящееся тело вызывает заполняющей все мировое пространство особой среде – мировом эфире – упругие колебания, которые распространяются в эфире подобно звуковым волнам в воздухе.

Во времена Ньютона и Гюйгенса большинство ученых придерживалось корпускулярной теории Ньютона, которая достаточно удовлетворительно объясняла все известные к тому времени световые явления. Отражение света объяснялось аналогично отражению упругих тел при ударе о плоскость. Преломление света объяснялось действием на корпускулы больших сил притяжения со стороны более плотной среды. Под действием этих сил, проявляющихся, согласно теории Ньютона, при приближении к более плотной среде, световые корпускулы получали ускорение, направленные перпендикулярно к границе этой среды, вследствие чего они изменяли направление движения и одновременно увеличивали свою скорость. Аналогично объяснялись другие световые явления.

В дальнейшем появившиеся новые наблюдения не укладывались в рамки этой теории. В частности, несостоятельность этой теории обнаружилось, когда была измерена скорость распространения света в воде. Она оказалась не больше, а меньше, чем в воздухе.

В начале 19 века волновая теория Гюйгенса, не признанная современниками, была развита и усовершенствована Юнгом и Френелем и получила всеобщее признание. В 60–х годах прошлого столетия, после того как Максвелл разработал теорию электромагнитного поля, выяснилось, что свет представляет собой электромагнитные волны. Таким образом, волновая механистическая теория света была заменена волновой электромагнитной теорией. Световые волны (видимый спектр) занимают в шкале электромагнитных волн диапазон 0,4–0,7мкм. Волновая теория света Максвелла, трактующая излучение как непрерывный процесс, оказалась не в состоянии объяснить некоторые из вновь открытых оптических явлений.

Её дополнила квантовая теория света, согласно которой энергия световой волны излучается, распространяется и поглощается не непрерывно, а определенными порциями - квантами света, или фотонами, - которые зависят только от длины световой волны. Таким образом, по современным представлениям, свет обладает как волновыми так, и корпускулярными свойствами.