ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Корпускулярно-волновой дуализм света из "Химическая связь" В течение нескольких веков удовлетворительное научное описание света представляло собой сложнейшую задачу для физиков. В ХУП в. между школами Ньютона и Гюйгенса велась ожесточенная полемика относительно того, является ли свет потоком частиц или волной. [c.15] ХОТЯ среда, в которой происходит распространение волны— эфир , казалась весьма неопределенной. [c.16] Видимый свет, как и рентгеновские, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, является электромагнитным излучением. Скорость света в вакууме постоянна (3-10 м-с ) и не зависит от его частоты V или длины волны к. На рис. 2.1 показана часть электромагнитного спектра, представляющая наибольший интерес в современных исследованиях, и приведены принятые названия для разных областей длин волн. Отметим, что видимый свет составляет лишь очень узкую полосу всего спектра. [c.16] Слово электромагнитное употребляют для описания этого излучения потому, что на языке волн ему соответствуют электрические и магнитные поля, изменяющиеся с частотой излучения. Свет поглощается или рассеивается веществом либо посредством взаимодействия его электрического поля с электрическими зарядами атомных частиц, либо посредством взаимодействия его магнитного поля с магнитными моментами атомных частиц. Первое из двух названных взаимодействий намного сильнее, поэтому в данной книге при рассмотрении поглощения света веществом будем учитывать только электрическое взаимодействие. [c.16] В последние годы XIX в. ведущее положение волновой модели света было поколеблено экспериментами, показавшими, что облучение светом металлических поверхностей вызывает испускание электронов. Этот так называемый фотоэффект оказал не только большое влияние на развитие квантовой теории, но, как будет видно в гл. 5, превратился в последние годы в важное средство исследования электронных энергий молекул. [c.16] Эти результаты нельзя объяснить на основе волнового описания света, согласно которому увеличение интенсивности должно было бы привести к увеличению амплитуды электрического поля и, следовательно, к увеличению энергии испускаемых электронов. Кроме того, необъясненным остается низкочастотный порог для испускания электронов. С точки зрения волновой теории скорее следовало бы ожидать порогового поведения при малых интенсивностях. Но, как будет показано ниже, корпускулярная модель света дает естественное объяснение этих результатов. [c.17] Корпускулярная интерпретация фотоэффекта очевидна. Каждый фотон, поглощаемый металлом, может вызвать испускание одного электрона при условии, что энергия фотона, переданная электрону, достаточна, чтобы электрон мог покинуть поверхность металла. С увеличением интенсивности света возрастает число фотонов, но не их энергия. Это приводит к увеличению числа испускаемых электронов, при этом их энергия остается неизменной. [c.18] Указанная интерпретация фотоэффекта учитывает как волновые, так и корпускулярные свойства света. В настоящее время принято считать, что свет имеет двойственную корпускулярноволновую природу и что для каждого эксперимента следует пользоваться той моделью, которая приводит к более простой интерпретации. Так, комптоновское рассеяние рентгеновских лучей на электронах в твердом теле удобнее рассматривать как столкновение двух частиц фотона и электрона. Здесь нет про тиворечия свет есть свет, и только из соображений удобства здесь используются такие привычные понятия, как волна и частица. [c.18] Постулируя, что частицы вещества должны обладать волновыми свойствами, де Бройль применил уравнение (2.4) не только к фотонам, но и к волнам материи. Несмотря на то что постулат де Бройля на первый взгляд устанавливает тесную аналогию между светом и веществом, не следует упускать из виду существенную разницу между ними, состоящую в том, что частицы вещества имеют массу покоя, а фотоны нет. Учитывая эту ого ворку, можно теперь перейти к рассмотрению уравнения, которое описывает волны материи. [c.19] Вернуться к основной статье