Корпускуляино-хвильовий дуалізм світла.
Голографія
Дисперсія світла.
1. Корпускуляино-хвильовий дуалізм світла.
Світло довгий час залишався одним з головних об’єктів вивчення. Багато вчених прагнули пізнати його природу, але зробити це було складно через обмежені можливості.
Найпершою теорією, яка намагалася пояснити природу світла, була хвильова теорія. Вона довгий час вважалася правильною і вірною, і не було ніяких передумов, щоб сформувався корпускулярно-хвильовий дуалізм. У той час у фізиці існувала думка, що світло за своєю природою – хвиля, а атоми та інші дрібні частинки володіли тільки корпускулярними властивостями.
Теорія починала руйнуватися, бо не вдавалося пояснити будову атома. Резерфорд в результаті своїх дослідів зробив припущення, що ядро атома знаходиться в центрі, там же зосереджена основна маса, а електрони розподіляються по всьому об’єму, вільно заповнюючи простір. Але теорія не знайшла підтвердження, тому що згідно з розрахунками, подібна система не могла бути стійкою.
Передумови формування нової теорії
Пізніше було відкрито явище фотоефекту, який виходив за рамки класичної фізики, яка панувала в той час. Згодом саме фотоефект допоміг сформувати корпускулярно-хвильовий дуалізм, тому що це призвело до необхідності створення квантової фізики. Її особливістю стало те, що частки отримували властивості, які були неможливі б, якщо розглядати їх у світлі принципів фізики класичною. Корпускулярно-хвильовий дуалізм став однією з перших теорій, що вивчаються у новому розділі фізики.
Суть фотоефекту полягала в тому, що звичайні речовини під впливом короткохвильового випромінювання випускають швидкі електрони. Головним розбіжністю з класичною фізикою став той факт, що енергія швидких електронів не залежала від інтенсивності випромінювання. Значення мала тільки властивість самої речовини, а також частота випромінювання. На той момент не вдавалося пояснити механізми вивільнення фотоелектронів на основі наявних даних.
Хвильова теорія представлялася стрункою і незаперечною. Згідно їй, енергія випромінювання рівномірно поширювалася в світловій хвилі. Коли вона потрапляє на електрон, вона повідомляє йому певну кількість енергії. Відповідно до цієї теорії, чим вище інтенсивність, тим більше енергія. Однак на ділі виходило все трохи інакше.
Розвиток ідеї дуалізму
Альберт Ейнштейн почав висловлювати ідеї про дискретну природу світла.
Суть полягає в тому, що на світ можуть впливати електромагнітні хвилі, отже, він має фізичні властивості потоку часток – фотонів. Але при цьому в таких явищах, як дифракція і інтерференція світло демонструє явні властивості хвилі. Було проведено ряд дослідів, що доводять подвійність структури світла. Саме на їх основі був побудований корпускулярно-хвильовий дуалізм світла, тобто: фотон проявляє корпускулярні властивості, але в ряді експериментів він мав чіткі прояв хвильових властивостей.
Потрібно розуміти, що подібні ідеї на даний момент представляють лише історичний інтерес. Корпускулярно-хвильовий дуалізм властивостей речовини сформувався як теорія в період, коли вивчення подібних властивостей тільки починалося, тоді ж були фактично засновані нові розділи фізики. Подібна теорія була спробою пояснити нові явища мовою класичної фізики.
Насправді, з точки зору квантової фізики подібні об’єкти не є частинками, принаймні, в класичному розумінні. Вони набувають певні властивості лише при наближенні. Втім, теорія дуалізму використовується для пояснення певних принципів природи світла.
Голографія.
3. ДИСПЕРСІЯ -це залежність показника заломлення світла від частоти або довжини хвилі);
Промінь білого світла, проходячи через тригранну призму не тільки відхиляється, а й розкладається на складові кольорові промені.
Це явище встановив Ісаак Ньютон, провівши серію дослідів.
Ньютон направив промінь сонячного світла через маленький отвір на скляну призму.
Потрапляючи на призму, промінь заломлюється і давав на протилежній стіні подовжене зображення з райдужним чергуванням кольорів - спектр.
Досвід по проходженню монохроматичного світла через призму:
Ньютон на шляху сонячного променя поставив червоне скло, за яким отримав монохроматичне світло (червоний), далі призму і спостерігав на екрані тільки червона пляма від променя світла.
Досвід по синтезу (отримання) білого світла:
Спочатку Ньютон направив сонячний промінь на призму. Потім, зібравши вийшли з призми кольорові промені за допомогою збиральної лінзи, Ньютон на білій стіні отримав замість забарвленої смуги біле зображення отвори.
Висновки Ньютона:
- Призма не змінює світ, а тільки розкладає його на складові. Біле світло є складним (складовим).
- Світлові промені, що відрізняються за кольором, відрізняються за ступенем преломляемости; найбільш сильно переломлюються фіолетові промені, менш сильно - червоні. Фіолетові промені заломлюються сильніше червоних.
Колір променя світла визначається його частотою коливань.
При переході з одного середовища в інше змінюються швидкість світла і довжина хвилі, а частота, яка визначає колір залишається постійною.
Червоне світло, яке менше заломлюється, має найбільшу швидкість, а фіолетове - найменшу, тому призма і розкладає світло.
Залежність показника заломлення світла від його кольору називається дисперсією.
Деякі фрази, початкові літери слів яких дають послідовність кольорів спектру:
Чат Пригодницького Журналу Зібрав Багато Схиблених Фанатів.
Червоний Пежо́ Жене́ться За Блакитно-Сірим Ферра́рі
Межі діапазонів білого світла і його складових прийнято характеризувати їх довжинами хвиль в вакуумі.
Білий світ - це сукупність хвиль довжинами від 380 до 760 нм
Де можна спостерігати явище дисперсії?
- При проходженні світла через призму
- Заломлення світла в водяних краплях, наприклад, на траві чи в атмосфері при утворенні веселки
- Навколо ліхтарів в тумані.
Пояснення появи веселки: через дисперсії кожен колір у відбитих променях збирається під своїм строго певним кутом, і це пояснює, чому веселка утворює в небі дугу
Як пояснити колір будь-якого предмета?
- Білий папір відображає всі падаючі на неї промені різних кольорів
- Червоний предмет відображає тільки промені червоного кольору, а промені інших кольорів поглинає.
Око сприймає відбиті від предмета промені певної довжини хвилі і таким чином сприймає колір предмета.
