Свет, волновые свойства

В квантовой механике принято считать, что все микрообъекты имеют двойственную природу — они могут проявлять себя как частицы и как волны, т. е. могут обладать одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. Впервые двойственная природа была установлена для света, а затем было доказано, что она присуща всем материальным микрочастицам. [c.218]

Вскоре было установлено, что представление об электроне как частице, подчиняющейся законам классической механики, является ошибочным. Изучение природы и распространения света показало, что он обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. На первые указывает явление фотоэффекта, на вторые — явления интерференции и дифракции света. Корпускулярные свойства фотона выражаются уравнением Планка [c.45]

На основе какого из следующих представлений Эйнштейн объяснил фотоэлектрический эффект а) корпускулярная природа света б) волновая природа света в) волновые свойства материи г) принцип неопределенности [c.379]

В рассматриваемом диапазоне свет проявляет не только волновые свойства (дифракция, интерференция, поляризация и др.), но и квантовые или корпускулярные, такие как фотоэффект, излучение и поглощение атомов и др. В то же время движущиеся частицы проявляют волновые свойства (дифракция электронов). Этот корпускулярно-волновой дуализм материи лежит в основе квантовой механики. [c.91]

В 1924 г Луи де Бройль распространил идею о двойственности природы света на вещество, предположив, что поток материальных частиц должен обладать и волновыми свойствами, однозначно связанными с массой и энергией. Иными словами, движение частицы было сопоставлено с распространением волны. При этом [c.46]

Таким образом, волновая теория легко объяснила интерференцию, дифракцию и другие волновые свойства света. Но, оказывается, она также легко объясняет и корпускулярные свойства прямолинейное [c.19]

Волновым аналогом экспоненциального убывания вероятности найти частицы за барьером конечной толщины может быть проникновение через тонкие пластинки падающего луча при условии полного внутреннего отражения. Световое поле проникает на некоторую глубину, и поэтому тонкая пластинка пропустит некоторое количество света и в условиях полного внутреннего отражения. Таким образом, в проникновении через барьер проявляются волновые свойства частиц. [c.440]

Корпускулярные свойства света и волновые свойства материи. Стоя- [c.328]

Главной особенностью квантовой механики является ее вероятностный статистический характер она дает возможность находить вероятность того или иного значения некоторой физической величины. Объясняется это волново-корпускулярным дуализмом микромира, т. е. микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. В отличие от классической физики в квантовой механике все объекты микромира (электроны, атомы, молекулы и др.) выступают как носители и корпускулярных и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Не представляет труда обосновать объективность волново-корпускулярно-го дуализма для световых квантов — фотонов. Так, фотоэффект Столетова и эффект Комптона доказывают корпускулярную природу видимого и рентгеновского излучений, а интерференция и дифракция — волновую природу света. Потому для фотонов легко показать единство волны и корпускулы. Действительно, из формул [c.36]

Выше уже говорилось, что свет, который в классической физике рассматривается с позиций волновой механики, проявляет и корпускулярные свойства. В то же время, можно показать, что электроны также обладают волновыми свойствами. Так, Дэвиссон и Джермер (1927 г..) установили, что электроны рассеиваются на кристаллической решетке подобно рентгеновским лучам (разд. 6.4.1). Еще до этого де Бройль (1925 г.) обобщил уравнение Эйнштейна [c.27]

Из разд. 2.7 вы уже знаете, что электромагнитное излучение обладает волновыми свойствами, причем каждая волна характеризуется определенной частотой V, длиной волны X и распространяется со скоростью света с. Волновая природа излучения при определенных условиях может обусловливать дифракцию волнового фронта, в результате чего происходит интерференция — усиление волн, совпадающих по фазе, и ослабление волн с противоположными фазами (рис. 10.9). [c.173]

Таким образом, волновая теория легко объяснила интерференцию, дифракцию и другие волновые свойства света. Но, оказывается, она также легко объясняет и корпускулярные свойства прямолинейное распространение света, отражение и преломление света. Действительно, при увеличении ширины щели а, ограничивающей световой пучок, дифракционная картина становится все более узкой (Z 20о стремится к нулю). Если световой пучок вообще не ограничен, то можно считать ширину щели бесконечно большой, а угол дифракции бесконечно малым, т, е. имеет место строго прямолинейное распространение света. В большинстве оптических приборов отсутствуют очень узкие щели и диафрагмы и поэтому почти всегда можно пренебрегать дифракцией и применять геометрическую оптику. [c.19]

Впервые аналогичная двойственная природа, которую мы выше отметили для электронов, была установлена для света. В первой половине прошлого века в результате изучения интерференции и дифракции света было экспериментально установлено, что свет представляет собой электромагнитные колебания, т. е. обладает волновыми свойствами. [c.41]

Таким образом, в то время как фотоэффект и ряд других явлений совершенно определенно указывают на корпускулярную природу света, его интерференция и дифракция столь же определенно свидетельствуют, о его волновой природе. Отсюда следует, что движение фотонов характеризуется особыми законами, в которых сочетаются как корпускулярные, так и волновые свойства. [c.41]

Современная квантовомеханическая теория строения атомов и молекул, разработанная Де-Бройлем, Шредингером, Гейзенбергом и др., учитывает двойственность природы электронов и других микрообъектов, т. е. их корпускулярно-волновые свойства. Свет также обладает корпускулярно-волновыми свойствами, что обнаруживается в ряде различных явлений в его интерференции и дифракции, с одной стороны, в его фотоэффекте и давлении — с другой. Двойственность природы света обнаруживается и в уравнении, связывающем количество движения фотона тС с длиной волны X. Это уравнение легко получается из уравнений Планка (И,6) и Эйнштейна (В,1). Сопоставляя эти два уравнения, получим [c.64]

Спектр электромагнитного излучения. Самые разнообразные явления — радиоволны и идущие из космоса -(-лучи, лучи Рентгена и видимый свет — оказались одинаковыми по своей природе. Все они являются электромагнитными волнами различной длины волны (частоты). Длина волны электромагнитных волн может изменяться в очень широких пределах от нескольких километров до малых долей ангстрема. Полный спектр содержит все типы электромагнитного излучения, расположенные по порядку от длинных к коротким волнам (см. рис. 9, цветная вклейка в конце книги). В зависимости от длины волны меняется характер излучения и его свойства. В области длинных волн электромагнитное излучение имеет чисто волновой характер. Порция (квант) энергии, соответствующая отдельной группе воли, как видно из формулы (4), очень мала. Поэтому выделить отдельные кванты практически невозможно. Наоборот, в области коротких волн энергия одного кванта велика, и он может быть без труда обнаружен. Но волновые свойства в связи с очень малой длиной волны почти незаметны, и излучение по своему характеру мало отличается от пучка быстрых частиц. [c.25]

Мы специально выделили здесь события, приведшие к осознанию электромагнитной природы света, так как ученые второй половины XX в. воспринимают уже как часть своего мировоззрения тот факт, что свет есть форма электромагнитного излучения. Мы знаем также, что радиоволны, инфракрасное излучение, рентгеновские и космические лучи, так же как свет и ультрафиолетовое излучение, являются электромагнитными волнами и различаются лишь диапазонами частот. Наиболее значительным изменением представлений об электромагнитном излучении, характерных для XIX в., является осознание наличия наряду с волновыми свойствами света также и корпускулярных свойств, причем энергия этих частиц света, или фотонов (е), и частота (v) излучения волны связаны соотношением e = /iv (см. разд. 1.2). [c.28]

Открытие корпускулярных свойств света, с одной стороны, и волновых свойств электронов, с другой, изменило наши представления о природе вещества возникла идея о двуединой, корпускулярно-волновой природе вещества, согласно которой поле и частица не противопоставляются друг другу, а выступают как две стороны одной и той же реальности. [c.70]

Еще одной формой энергии, с измерением которой приходится иметь дело в химии, является энергия излучения. Энергия, поступающая к нам от Солнца, представляет собой энергию электромагнитного излучения, распространяющегося со скоростью света и обладающего волновыми свойствами,—оно характеризуется длиной волны X, частотой V и амплитудой (рис. 2.13). (Ознакомиться с греческим алфавитом, буквы которого часто применяются для различных обозначений в химии, можно по приложению II.) Частота волнового процесса определяется числом волн, проходящих через фиксированную точку за секунду, и зависит от длины волны X и скорости ее распространения с следующим образом [c.32]

Таким образом, результаты двух независимых экспериментов убедительно подтверждают представления о квантовой природе света. Однако существует много других экспериментов, в которых свет проявляет волновые свойства. Но споры о том, представляет ли собой свет волны или фотоны, давно улеглись, потому что было найдено удобным использовать оба эти представления. При взаимодействии с макроскопическими объектами свет проявляет такие свойства, что его можно рассматривать как волновой процесс, но при взаимодействии света с атомами или при образовании света атомами удобнее пользоваться представлением о фотонах. В следующей главе мы убедимся, насколько важную роль играют представления о квантовании энергии и о фотонах при описании строения атома. [c.66]

Ньютон в свое время предполагал, что свет состоит из корпускул. Затем более чем столетие считали, что он представляет своего рода волновое движение. В настоящее время принимают, что свет обладает одновременно как корпускулярными, так и волновыми свойствами. [c.9]

Интерференционный, дифракционный, фазовоконтрастный, рефрактометрический, нефелометрический, поляризационный, стробоскопический, голографический используют волновые свойства света и позволяют производить неразрушающий контроль объектов с [c.222]

Свойства света нельзя исчерпывающе описать на основании аналогии лишь с обычными волнами или лишь с обычными частицами. Установлено, что для понимания одних явлений более удобно считать свет волновым движением, тогда как при рассмотрении других явлений предпочтительнее считать свет состоящим из фотонов (разд. 3.11 и 3.12). Эта корпускулярно-волновая двойственность присуща также материи. Электроны, протоны, нейтроны и другие материальные частицы, как установлено, обладают некоторыми свойствами, которые ученые обычно связывают с волновым движением. Так, лучок электронов или пучок яейтронов может быть дифрагирован точно так же, как и пучок рентгеновских лучей. На дифракции электронов и нейтронов основаны важные методы изучения структуры кристаллов и молекул газов. Длина волны электрона, нейтрона или какой-либо другой частицы зависит от ее массы покоя и скорости, с которой она перемещается. Длина волны частицы определяется уравнением де Бройля Я,= /1/тг), где к — длина волны частицы, к — постоянная Планка, т — масса и у — скорость (разд. 3.11). [c.586]

В оптическом контроле качества лазеры могут применяться как источники узкого монохроматического пучка света при решении контрольно-измерительных задач, для чего требуется повышенная точность, но главные области их применения, где они незаменимы, связаны с использованием волновых свойств света — интерференции, дифракции и т. д. [c.228]

Л де Бройль в 1924 г выдвинул смелую гипотезу о тол-что все материальные объекты (не только свет) обладаю волновыми свойствами [c.32]

В гл. III уже упоминалось о волновых свойствах света. Длины волн в области спектра видимого света, в инфракрасной и в ультрафиолетовой областях были установлены благодаря применению светопреломляющих призм или дифракционных решеток, а длины волн рентгеновских лучей были опре-делены измерением дифракции этих лучей кристаллами (см. рис. 46—49). Полный спектр световых волн (электромагнитных волн) показан на рис. 171, последовательность цветов в спектре видимого света также показана на этом рисунке. [c.138]

Считалось, что движение микрочастиц можно описывать посредством законов классической механики, которые великолепно оправдали себя при исследовании движения макроскопических тел. Некоторым подтверждением такой возможности послужило создание молекулярно-кинетической теории теплоты. Согласно этой теории, частицы вещества (атомы, молекулы, узлы кристаллической решетки) совершают хаотические движения, подчиняясь законам классической механики (которые дополнялись, однако, теорией вероятности, учитывающей хаотичность). В отличие от вещества, состоящего из атомов, свет представляли в виде специфической материи, непрерывно распределенной в некоторой области пространства. Опыты по дифракции света выявили его волновые свойства, а электромагнитная теория Максвелла вскрыла единство природы света, радиоволн и рентгеновских лучей. [c.6]

Мз квантовой теории света следует, что фотон неспособен дро биться он взаимодейстпует как целое с электроном металла, вы бивая его из пластинки как целое он взаимодействует и со светочувствительным веществом фотографической пленки, вызывая ес потемнение в определенной точке, н т. д. В этом смысле фотон ведет себя подобно частице, т. е. проявляет к о р н у с к у л я р ы с свойства. Однако фотон обладает и волновыми свойствами это проявляется в волновом. характере распространения света, в способности фотона к интерференции и дифракции. Фотом отличается от частицы в классическом понимании этого термина тем, что его точное положение в пространстве, как и точное положение любой волны, не может быть указано. Но он отличается и от классической волны — неспособностью делиться на части. Объединяя в себе корпускулярные и волновые свойства, фотон не является, строго говоря, ни частицей, ни волной, — ему присунда корпускулярно-волновая двойственность. [c.66]

С момента появления работы де Бройля (1925) прошло всего два года, когда были опубликованы поразительные результаты опытов Дэвиссона и Джермера, в которых удалось обнаружить волновые свойства электрона. Пучок параллельно летящих электронов, направленный на поверхность монокристалла никеля, отражается под определенным углом, следуя закону отражения света, согласно которому угол падения равен углу отражения. Угол, под которым происходит особенно сильное отражение, изменяется по мере изменения скорости электронов в пучке. Это вполне естественно, так как от скорости и должна зависеть длина волны электрона (l=hlmv). Рассчитать эту длину можно по известному уравнению Брэггов для отражения рентгеновских лучей от кристалла [c.28]

В современной науке представления о состоянии электронов, участвующих в образовании химических связей, получили дальнейшее развитие на основе квантовой механики. Эта сравнительно новая область физики, занимающаяся изучением законов движения микрочастиц (атомов, электронов, протонов, нейтронов и т. д.) и учитывающая, в отличие от классической механики, волновые свойства материи, связана с применением сложных математических расчетов и теоретических положений. Мы ограничимср. лишь очень кратким изложением основных понятий о природе ковалентных связей в свете представлений квантовой механики. [c.29]

Идеи де Бройля были подтверяодены многочисленными экспериментами, в частности опытами Дэвиссона и Джермера в 1927 г., обнаружившими дифракцию электронов, подобную дифракции света. Это открытие подтвердило наличие волновых свойств у электронов. [c.25]

Постулируя, ЧТО частицы вещества должны обладать волновыми свойствами, де Бройль применил уравненрге (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 именит массу покоя, а фотоны нет. Учитывая эту ого-ворку, молено теперь перейти к рассмотрению уравнения, которое описывает волны материи. [c.19]

Ядро занимает лишь незначительную часть обш его объема атома, хотя концентрирует почти всю массу атома. Вокруг ядра группируются электроны. Оин вносят очень небольшой вклад в обшую массу атома, но зато занимают большой объем и обусловливают размеры атома. Главная концепция современной теории микромира состоит в том, что в атомной шкале частицы и волны незаметно переходят друг в друга, т.е. частицы имеют свойства воли, а волны - свойства частиц. Несмотря на то, что волновая природа фотонов (то есть света) была установлена давно, почти инкто до 1925 г. не принимал всерьез точку зрения, согласно которой вещество (например, электроны, атомы) подобно волне, а не корпускулярно. Но в 1925 г. Дэвиссон и Джермер открьпш дифракцию (т.е. волновые свойства) электронов на кристаллической решетке. Опыт по дифракции, позднее проведенный с другими частицами, включая молекулярный водород, четко показал, что частицы имеют волновые свойства. [c.5]

Когда было установлено, что существуют и другие виды электромагнитного излучения, распространяющиеся со скоростью света, стало-ясно, что свет не уникальное явление природы, а лишь видимое проявление гораздо более общего эффекта, к которому относятся также инфракрасное излучение (открытое Гершелем в 1800г.), электрическое излучение (открытое Герцем в 1887 г.) и рентгеновское излучение (открытое Рентгеном в 1896 г.). Все эти виды излучения относятся к той или иной части электромагнитного спектра (рис. 2.14). Электромагнитный спектр непрерывен и простирается от области чрезвычайно коротких длин волн и высоких частот, соответствующей космическим лучам, до области чрезвычайно длинных и низкочастотных электрических волн. Все виды излучения отличаются только длиной волны X, т.е. расстоянием между двумя последовательными максимумами волнового процесса. Любое электромагнитное излучение распространяется с одинаковой скоростью, которая в вакууме составляет 3,00-10 м/с (обозначается с), и проявляет волновые свойства. В спектре электромагнитного излучения принято выделять разлитаые области, однако между ними не существует четких границ правда, видимая часть спектра (380—760 нм) имеет довольно определенные границы, но это обусловлено ограниченной способностью человеческого глаза к восприятию излучения. Для обнаружения излучения в различных областях электромагнитного спектра созданы специальные приборы, называемые спектроскопами, спектрометрами или спектрографами в зависимости от того, каким образом в них производится регистрация излучения. [c.33]

Не входя в детали, стоит еще раз отметить, что такие явления, как отражение и преломление спета, можпо понять, если нредиоложить, что свет состоит из отдельных корпускул, распространяющихся прямолинейно. С другой стороны, такие явления, как дифракция и интерференция света, казалось бы, можно истолковать только с точки зрения представлений о непрерывном волновом движении. Естественно, что в этой главе основное внимание уделено той группе явлений, которая подтверждает корпускулярную или квантовую природу излучения. Свет с частотой V здесь рассматривался как нечто, обладающее энергией /IV и массой к/Хт. Но хорощо известные опыты по интерференции света не теряют своей убедительности, и поэтому следует считать доказанным, что свет обладает двойственным характером. В одних случаях он проявляет волновые свойства, а в других — свойства частиц. Правильность соотношения де-Бройля заставляет нас использовать такой же своеобразный подход и к материи. [c.130]

Нормальный невооруженный глаз человека (эмметрический) может изменять свои характеристики в процессе наблюдения (аккомодирует) так, что оператор может четко видеть резкое Изображение с расстояния наилучшего зрения 1,3 = 250 мм и дальше с угловой разрешающей способностью около Г, Причем элементы изображения, находящиеся на разном расстоянии от глаза, видны резко, если они лежат в зоне, называемой глубиной резкости, которая состоит из трех составляющих аккомодационной, геометрической и волновой. Если глаз аккомодирован на какое-то среднее расстояние, то точки (элементы, детали) объекта, находящиеся в сопряженной плоскости, будут изображаться на сетчатке глаза в виде точек, а расположенные ближе или дальше — в виде кружков рассеяния. При небольшом их размере (меньше остроты зрения оператора) кружки рассеяния будут восприниматься точечными и изображение будет казаться резким. Расстояние вдоль оптической оси на сопряженной плоскости, когда угловые размеры равны остроте зрения, называют геометрической глубиной зрения. Так как свет представляет собой электромагнитные колебания, то при малых размерах элементов изображения (обычно с использованием увеличительных средств) проявляются волновые свойства света (интерференция, дифракция и др.), которые также ограничивают возможности контроля. [c.236]

Следующий этап в становлении квантовой теории строения атома начался с теоретического обоснования французским ученым де Бройлем двойственной природы материальных частиц, в частности электрона. Распространив идею Эйнштейна о двойственной природе света на вещество, де Бройль постулировал (1924 г.), что поток электронов наряду с корпускулярным характером обладает и волновыми свойствами. Исходя 1i3 учения о корпускулярноволновой природе частиц вещества, австрийский физик Шрёдингер и ряд других ученых разработали теорию движения микрочастиц — волновую механику, которая привела к созданию современной квантово-механической модели атома. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология