Часть IV. ОПТИКА И ФИЗИКА АТОМА

Глава 1. ОСНОВЫ ВОЛНОВОЙ ОПТИКИ

§ 1. ВОЛНОВАЯ (ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ) И КОРПУСКУЛЯРНАЯ (ФОТОННАЯ) ТЕОРИИ СВЕТА

Для объяснения световых явлений в физике используются две теории света — волновая и корпускулярная: по волновой (электромагнитной) теории, световое излучение представляет собой электромагнитные волны, длина которых лежит в пределах от 0,38 до 0,77 мкм; более короткие и более длинные волны не вызывают в зрительном органе человека светового ощущения и воспринимаются специальной аппаратурой; 2) по корпускулярной (фотонной) теории, световое излучение представляет собой поток особых частиц — фотонов; фотоны обладают энергией, массой и импульсом.

При помощи волновой теории объясняются законы распространения света (отражение, преломление, интерференция, дифракция света и т. п.); при помощи фотонной теории объясняются законы взаимодействия между светом и веществом (поглощение и рассеяние света электронами, излучение и поглощение света атомами и т. п.). Ограничиться только одной из этих теорий для объяснения всех явлений излучения, распространения и поглощения света не удается. Таким образом, в световых явлениях наблюдается своеобразный дуализм волновых и корпускулярных свойств. Заметим, что частота колебаний которая присуща световой волне по волновой теории, определяет энергию массу импульс фотонов, из которых состоит этот свет по корпускулярной теории:

где есть постоянная Планка; с — скорость света.

Электромагнитная волна (см. ч. III, § 29) есть распространение взаимосвязанных электрических и магнитных полей; в каждой точке волны происходит периодическое изменение напряженностей электрического и магнитного полей. Оба эти вектора взаимно перпендикулярны друг другу и, кроме того, перпендикулярны направлению распространения волны.

Допустим, что в точке А (рис. IV. 1) вектор изменяется со временем по формуле тогда в точке отстоящей от А на расстоянии х, его значение будет равно

где — угловая частота период; длина волны; с — скорость распространения волны.

По такой же формуле рассчитывается напряженность магнитного поля Очевидно, формула (1.2) применима, если только вдоль направления распространения волны амплитудное значение напряженности поля остается постоянным.

Рис. IV.1