Оптика. Учебное пособие для СПО

ристиками – частотой и длиной волны. Она представляет собой мостик между

корпускулярной и волновой теориями. Существование этого мостика неизбеж­но, так как и фотон, и электромагнитная волна – это всего-навсего две модели

согласно теории относительности энергия частицы Е и ее импульс р связаны формулой (ср. с формулой (40.3)):

была использована вертушка, имеющая чёрные и зер­кальные лепестки, помещённая в вакуумированную колбу (рисунок 113).

чинами. Лебедев экспериментально решил также и другую несравненно более трудную задачу, обнаружив и измерив давление света на газы (1909 г.).

N − число квантов. Если ρ − коэффициент отражения, то ρN квантов отразится от поверхности; (1 − ρ)N квантов поглотится. Каждый поглощённый фотон пе­редаст телу импульс:

Т.е. давление света можно рассчитать по формуле:

бом расстоянии от Солнца, так как и плотность излучения, и гравитационное действие одинаково изменяются с расстоянием (1/r2). То обстоятельство, что кометные хвосты начинают развиваться только вблизи Солнца, можно было бы объяснить тем, что лишь вблизи Солнца образуются в результате испарения частицы достаточно малых размеров. Впрочем, в последнее время выяснилось, что образование кометных хвостов представляет весьма сложный процесс, и световое давление, по-видимому, не объясняет всего разнообразия явлений.

предельном размере звёзд. Из астрономических данных известно, что звёзды, массы которых превосходят известный максимум, не наблюдаются. Эддингтон обратил внимание на то, что увеличению размеров звезды должно препятство­вать следующее обстоятельство. С увеличением массы звезды и ростом тяготе­ния ее наружных слоёв к центру повышается работа сжатия внутренних слоёв звезды и растёт соответственно температура этих слоёв, достигая миллионов градусов. Однако повышение температуры означает повышение плотности лу­чистой энергии внутри звезды, а, следовательно, и величины светового давле­ния. Согласно вычислениям равновесие между силой притяжения, с одной сто­роны, и силами отталкивания, обусловленными световым давлением, − с дру­гой, приводит к некоторому предельному значению для массы звезды: звёзды большей массы неустойчивы и должны были бы распасться. Действительно, верхний предел массы звёзд, вычисленный на основе этих соображений, согла­суется, по-видимому, с результатами астрофизических наблюдений.

исследовании природы света. В XVII веке Исаак Ньютон предложил считать свет потоком мельчайших корпускул. Это позволяло просто объяснить ряд наи­более характерных свойств света – например, прямолинейность световых лучей и закон отражения света, согласно которому угол отражения равен углу паде-

ния. Вообще, вся геометрическая оптика прекрасно согласуется с корпускуляр­ной теорией света. Но явления интерференции и дифракции света никак в эту теорию не вписывались. Объяснить их учёным удалось лишь XIX веке создате­лям волновой теории света. А теория электромагнитного поля и знаменитые уравнения Максвелла, казалось бы, вообще поставили точку в этой проблеме. Оказалось, что свет – это просто частный случай электромагнитных волн, т.е. процесса распространения в пространстве электромагнитного поля. Мало того, волновая оптика объяснила не только те явления, которые не объяснялись с по­мощью корпускулярной теории, но и вообще все известные к XIX веку свето­вые эффекты. И все законы геометрической оптики тоже оказалось возможным доказать в рамках волновой оптики.

нец, давление и преломление света объясняются как волновой, так и квантовой теориями. Таким образом, электромагнитное излучение обнаруживает единство взаимоисключающих свойств – непрерывных (волны) и дискретных (фотоны), которые взаимно дополняют друг друга.

ные свойства. Волновые свойства коротковолнового излучения проявляются слабо (например, рентгеновское излучение). Наоборот, у длинноволнового (ин­фракрасного) излучения квантовые свойства проявляются слабо.

(например, электрон), движущаяся с некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.

может произойти несколькими взаимоисключающими способами (как скажем, при прохождении света через одну из щелей 1 и 2), то вероятность этого собы­тия равна сумме вероятностей каждого из способов, т.е. Ψ = Ψ1 + Ψ2. На экране

вующие двум различным освещённостям катода при заданной частоте света и двум различным частотам при заданной освещённости.