Геометрическая оптика

XIX століття почали виявлятися факти, вказуючі на зв'язок оптичних і електричних явищ. У 1846 р. М. Фарадей спостерігав обертання площин поляризації світла в тілах, поміщених в магнітне поле. Фарадей ввів уявлення про електричне і магнітне поля, як про своєрідні накладення в ефірі. З'явився новий "електромагнітний ефір". Першим на ці погляди звернув увагу англійський фізик Максвел. Він розвинув ці уявлення і побудував теорію електромагнітного поля.

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

В ролі корпускули виступає квант.

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

1 2 3 4 5 6 7 8

Похожие работы