5. Діалектична єдність корпускулярних і хвильових властивостей електромагнітного випромінювання

Всі розглянуті явища, здавалося б, є переконливим доказом того, що світло – це потік дискретних фотонів. В той же час велика група оптичних явищ (інтерференція і дифракція світла) незаперечно свідчать про його хвильову природу. Таким чином світло – це діалектична єдність цих протилежних властивостей. Світло одночасно має властивості безперервних електромагнітних хвиль і властивості дискретних фотонів. Корпускулярно-хвильова єдність є універсальним явищем, яке притаманне не тільки світловим частинкам, але і частинкам речовини (електронам, протонам, атомам тощо).

У прояві протилежних властивостей світла є цілком певна закономірність. При зменшенні довжини хвилі (збільшення частоти) дедалі чіткіше проявляються квантові властивості світла. З цим пов`язане, наприклад, існування червоної межі фотоефекту та фотохімічних реакцій. Водночас хвильові властивості короткохвильового випромінювання (наприклад, рентгенівського) проявляються дуже слабо. В цьому переконалися, зокрема, при вивченні дифракції рентгенівських променів. Лише після того як за дифракційну решітку було взято кристалічну решітку твердих тіл, вдалося виявити хвильові властивості рентгенівських променів. Ще більшою мірою це справедливо для γ-променів.

Навпаки у довгохвильового випромінювання, його квантові властивості проявляються дуже мало і основну роль відіграють хвильові властивості. Саме тому велику групу оптичних явищ (інтерференцію, дифракцію, поляризацію тощо) вичерпно можна пояснити в хвильовій оптиці. Отже, якщо “переміщуватися” вздовж шкали електромагнітних хвиль від довгих хвиль у бік коротких, то хвильові властивості електромагнітного випромінювання поступово поступаються місцем квантовим властивостям, які дедалі чіткіше проявляються.

Взаємний зв`язок між корпускулярними і хвильовими властивостями світла можна просто пояснити при статистичному підході до розгляду питання про поширення світла. Наприклад, дифракція світла на щілині полягає в тому, що при проходженні світла через щілину відбувається перерозподіл фотонів у просторі та виникає дифракційна картина на екрані, розміщеному на шляху світла. Оскільки імовірність потрапляння фотонів у різні точки екрану неоднакова, то і утворюється дифракційна картина. Освітленість екрану пропорційна ймовірності потрапляння фотонів на одиницю його поверхні. Проте, згідно хвильової теорії освітленість пропорційна квадрату амплітуди світлової хвилі в розглянутій точці екрану. Отже, квадрат амплітуди світлової хвилі в розглянутій точці простору є мірою ймовірності потрапляння фотонів у задану точку.

Завдання домашніх контрольних робіт

для студентів енергетичних спеціальностей

Таблиця варіантів

Варіант	Номери задач
0	1.10	1.2	2.10	2.3	3.10	3.4	4.10
1	1.1	1.9	2.1	2.6	3.1	3.2	4.1
2	1.2	1.7	2.2	2.4	3.2	3.10	4.2
3	1.3	1.6	2.3	2.1	3.3	3.9	4.3
4	1.4	1.10	2.4	2.7	3.4	3.8	4.4
5	1.5	1.8	2.5	2.8	3.5	3.7	4.5
6	1.6	1.1	2.6	2.9	3.6	3.3	4.6
7	1.7	1.4	2.7	2.10	3.7	3.1	4.7
8	1.8	1.5	2.8	2.2	3.8	3.6	4.8
9	1.9	1.3	2.9	2.5	3.9	3.5	4.9

Номери задач в таблиці відповідають задачам для самостійного розв’язування в підрозділах 1-4 даного навчального видання.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Кучерук І.М., Дущенко В.П. Загальна фізика. Оптика. Квантова фізика. - К.: Вища шк., 1991, 463с.

2. Савельєв И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1989.- Т.3.- 528 с.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука, 1989.- Т.4. – 750 с.

4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Наука, 1989. – Т.3.- 510 с.

5. Шпольский Э.В. Атомная физика. – М.: Наука, 1974. – Т.1. – 575 с.

6. Загальний курс фізики. Збірник задач. За редакцією проф. І.П.Гаркуші – К.: Техніка, 2003, 558с.

7. Савельєв И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. – М.: Наука, 1988, 288 с.

ЗМІСТ

ВСТУП …………………………………………………………... 3

1. Теплове випромінювання …………………………………….. 4

1.1. Теплове випромінювання та його характеристики ……….. 4

1.2. Закони теплового випромінювання ………………………... 7

1.3. Формули Релея-Джинса і Планка …………………………... 10

Приклади розв’язків типових задач ……………………………... 12

Задачі для самостійного розв’язування ………………………….. 14

2. Фотоелектричний ефект………………………………………... 16

2.1. Фотоелектричний ефект та його закони ……………………. 16

2.2. Квантова теорія фотоефекту …………………………………. 20

2.3. Застосування фотоефекту …………………………………….. 23

Приклади розв’язків типових задач ………………………………. 26

Задачі для самостійного розв’язування …………………………… 28

3. Фотонна теорія світла …………………………………………… 30

3.1. Маса та імпульс фотона ……………………………………….. 30

3.2. Тиск світла ……………………………………………………... 31

Приклади розв’язків типових задач ……………………………….. 33

Задачі для самостійного розв’язування ……………………………. 35

4. Ефект Комптона ………………………………………………….. 37

Приклади розв’язків типових задач ………………………………... 39

Задачі для самостійного розв’язування ……………………………. 41

5. Діалектична єдність корпускулярних і хвильових властивостей електромагнітного випромінювання ……………………………….. 43

Завдання домашніх контрольних робіт (таблиця варіантів)……….. 45

Список літератури …………………………………………………… 46

47