37 Давление всета. Опыты Лебедева.
Давлением света называется давление, которое производят электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела.
Д. с. впервые было экспериментально открыто и измерено Лебедевым .Величина Д. с. даже для самых сильных источников света (Солнце) ничтожно мала и маскируется в земных условиях побочными явлениями, которые могут превышать в тысячи раз величину Д. с. Для обнаружения Д. с. Лебедев изготовил специальные приборы и проделал опыты. Основной частью прибора Лебедева служили плоские лёгкие крылышки из различных металлов (платина, алюминий, никель) и слюды. Крылышки подвешивались на тонкой стеклянной нити и помещались внутри стеклянного сосуда , из которого выкачивался воздух. На крылышки с помощью специальной оптической системы и зеркал направлялся свет от сильной электрической дуги . Перемещение зеркал давало возможность изменять направление падения света на крылышки. Устройство прибора и методика измерения позволили свести до минимума мешающие радиометрические силы и обнаружить Д. с. на отражающие или поглощающие крылышки, которые под его воздействием отклонялись и закручивали нить. Согласно электромагнитной теории света, давление, которое оказывает на поверхность тела плоская электромагнитная волна, падающая перпендикулярно к поверхности, равно плотности и электромагнитной энергии (энергии, заключённой в единице объёма) около поверхности. Эта энергия складывается из энергии падающих и энергии отражённых от тела волн.
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.
(39)Волновые свойства частиц. Формула де Бройля.
Свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Волновые свойства проявляются при распространении света (интерференция, дифракция). Корпускулярные свойства проявляются при взаимодействии света с веществом (фотоэффект, излучение и поглощение света атомами).
Свойства фотона как частицы (энергия E и импульс p) связаны с его волновыми свойствами (частотой ν и длиной волны λ) соотношениями
E = hν; p = hν / c = h / λ,
где h = 6,63·10–34 Дж·с – постоянная Планка.
Французский
физик де Бройль в 1924 г. высказал
предположение, что сочетание волновых
и корпускулярных свойств присуще не
только свету, но и любому материальному
телу. Согласно де Бройлю, каждому телу
массой m, движущемуся со скоростью υ,
соответствует волновой процесс с длиной
волны
(нерелятивистское приближение υ <<
c).
Наиболее отчетливо волновые свойства проявляются у элементарных частиц. Это происходит потому, что из-за малой массы частиц длина волны оказывается сравнимой с расстоянием между атомами в кристаллических решетках. В этом случае при взаимодействии пучка частиц с кристаллической решеткой возникает дифракция.
Для иллюстрации волновых свойств частиц часто используют мысленный эксперимент – прохождение пучка электронов (или других частиц) через щель шириной Δx. С точки зрения волновой теории при дифракции на щели пучок будет уширяться с угловой расходимостью θ ≥ λ / Δx. С корпускулярной точки зрения уширение пучка после прохождения щели объясняется появлением у частиц некоторого поперечного импульса. Разброс значений этого поперечного импульса («неопределенность») есть Δpx ≈ pθ ≥ (λ / Δx)p = h / Δx.
Соотношение Δpx · Δx ≥ h
носит название соотношения неопределенностей. Это соотношение на корпускулярном языке выражает наличие волновых свойств у частиц.