Фотоны и электромагнитные волны

Опыты Лебедева можно рассматривать как экспериментальное доказательство существования фотонов, поскольку результаты его измерений полностью соответствовали теоретическим расчётам, исходящим из квантовых представлений о свете.

В то же время существование светового давления и возможность определения его численного значения были предсказаны ещё Максвеллом на основе волновой теории света.

Таким образом, обе теории, исходя из противоположных представлений о свете, приводят к одинаковому результату. Это говорит о том, что обе теории справедливы, обе гипотезы о природе света — предполагающие, что свет — поток корпускул, и что свет — волна, имеют право на существование.

Принцип дополнительности

3. Обнаружение волновых свойств частиц привело в 1927 г. немецкого физика Вернера Гейзенберга (1901 —1976) к открытию фундаментального закона, управляющего всеми явлениями мира микрочастиц, — соотношению неопределенностей. Смысл данного соотношения заключается в том, что на уровне микромира принципиально невозможно получение точной экспериментальной информации о физических величинах, описывающих движение частицы. Так, при любой попытке всё более точного определения положения частицы в пространстве (её координаты) обязательно будут всё менее определёнными сведения о её скорости (или импульсе). Напротив, попытка точного определения скорости частицы приведёт к неопределённости её координаты.

В это же время один из основоположников квантовой физики, датский учёный Нильс Бор (1885—1962), обобщая теоретические знания и полученные результаты экспериментальных исследований, пришёл к выводу о том, что волновые и квантовые воззрения дополняют друг друга. Именно принцип дополнительности позволяет примирить, казалось бы, непримиримое: ведь микрочастица (например, электрон) проявляет себя в различных экспериментах то как частица, то как волна. Впоследствии Бор показал, что принцип дополнительности распространяется и на другие области физики. Например, термодинамический и статистический методы описания поведения макроскопических систем дополняют друг друга. Дополнительными являются физическая картина явления и её математическое описание и т. д. Сегодня принцип дополнительности является одним из основополагающих принципов естествознания в целом.

Вопросы для самопроверки

1. Какое из утверждений: «Свет — это поток фотонов» или «Явления интерференции и дифракции подтверждают волновой характер света» — является верным? Ответ поясните.

2. Объясните явление давления света. С позиций какой теории — волновой или корпускулярной — объясняется это явление?

3. Почему давление света на чёрную поверхность в 2 раза больше, чем на белую?

4. Как изменяются свойства электромагнитного излучения с увеличением частоты излучения?

5. Как вы понимаете положение о том, что корпускулярно-волновой дуализм есть общее свойство материи?

6. В чём состоит принцип дополнительности?

Самоконтроль

В рабочей тетради выполните тренировочный тест 6.

<<< К началу