Геометрична оптика
Електоромагнітная теорія світла не закреслювала механічну теорію Гюйгенса-юнга-френеля, а поставила її на новий рівень. У 1900 р. німецький фізик Планк висунув гіпотезу про квантовий характер випромінювання. Суть її полягала в наступному:
– випромінювання світла носить дискретний характер;
– поглинання відбувається теж дискретно-порціями, квантами.
Енергія кожного кванта представляється по формулі E=h, де h – постійна Планка, а – це частота світла.
Через п'ять років після Планка вийшла робота німецького фізика Ейнштейна про фотоефект. Ейнштейн вважав:
– світло, що ще не вступило у взаємодію з речовиною, має зернисту структуру;
– структурним елементом дискретного світлового випромінювання є фотон.
У 1913 р. данський фізик Н. Бор опублікував теорію атома, в якій об'єднав теорію квантів Планка-Ейнштейна з картиною ядерної будови атома.
Таким чином, з'явилася нова квантова теорія світла, що народилася на базі корпускулярної теорії Ньютона
Основні положення
– Світло випускається, розповсюджується і поглинається дискретними порціями – квантами.
– Квант світла – фотон несе енергію, пропорційну частоті тієї хвилі, за допомогою якої він описується електромагнітною теорією E=h?.
– Фотон, має масу ( ), імпульс і момент кількості руху ( ).
– Фотон, як частинка, існує тільки в русі швидкість якого – це швидкість розповсюдження світла в даному середовищі.
– При всіх взаємодіях, в яких бере участь фотон, справедливі загальні закони збереження енергії і імпульсу.
– Електрон в атомі може знаходитися тільки в деяких дискретних стійких стаціонарних станах. Знаходячись в стаціонарних станах, атом не випромінює енергію.
– При переході з одного стаціонарного стану в інше атом випромінює (поглинає) фотон з частотою (де Е1 і Е2 – енергії початкового і кінцевого стану).
З виникненням квантової теорії з'ясувалося, що корпускулярні і хвильові властивості є лише двома сторонами, двома взаємозв'язаними проявами суті світла. Вони не відображають діалектичну єдність дискретності і матерії, що виражається в одночасному прояві хвильових і корпускулярних властивостей. Один і той же процес випромінювання може бути описаний, як за допомогою математичного апарату для хвиль, що розповсюджуються в просторі і в часі, так і за допомогою статистичних методів прогнозу появи частинок в даному місці і зараз. Обидві ці моделі можуть бути використані одночасно, і залежно від умов перевага віддається одній з них [2].
Досягнення останніх років в області оптики виявилися можливими завдяки розвитку, як квантової фізики, так і хвильової оптики. В наші дні теорія світла продовжує розвиватися.
§1. 2 Хвильові властивості світла і геометрична оптика.
Оптика – розділ фізики, що вивчає властивості і фізичну природу світла, а також його взаємодію з речовиною.
Прості оптичні явища, наприклад виникнення тіней і отримання зображень в оптичних приладах, можуть бути зрозумілі в рамках