38. Корпускулярно-волновая двойственность света. Фотоны. Энергия и импульс.
Корпускулярно-волновой дуализм — теория в квантовой механике, гласящая, что в зависимости от системы отсчета поток электромагнитного излучения можно рассматривать и как поток частиц (корпускул), и как волну. В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла.[1]. Тем не менее, эксперимент показывает, что фотон не есть короткий импульс электромагнитного излучения, например, он не может быть разделён на несколько пучков оптическими делителями лучей. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).
Фото́н— элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. Этому свойству в классической электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны. Фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны. Фотоны обозначаются буквой , поэтому их часто называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий); эти термины практически синонимичны. С точки зрения Стандартной модели фотон является калибровочным бозоном. Виртуальные фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия, таким образом обеспечивая взаимодействие, например, между двумя электрическими зарядами.Фотон — самая распространённая по численности частица во Вселенной. На один нуклон приходится не менее 20 миллиардов фотонов.
Энергия.
Т.к.
,
получим
Учитывая
v=
, получаем
W=
,
тогда wv=EH.
Ф=W/t, где Ф-поток энергии, t- время W-энергия
S=Ф/Sпл. где,Sпл -площадь поверхности через которую следует поток
S=
Поскольку
вектора Е и Н колеблятся во
взамно-перпендикулярных пл-ях их
векторное произведение дает распространение
волны, тогда вектор плотности потока
S=[
]
Импульс.
Из теории Максвелла следует, что электромагнитные волны должны оказывать давление на поглащающие и отраж. пов-ти.
Под действием эл. поля волны в вещ-ве возникают слабые токи, на кот. со стороны магнитного поля волны будет действовать сила Ампера, направленная внутрь вещ-ва. Эта сила и создает давление света.
,
–основной закон физики.