Волновое движение. Звук и его характеристики. Ультразвук. Переменное электромагнитное поле. Шкала электромагнитных волн, страница 27

Итак, согласно квантовой теории световое излучение заданной частоты состоит из фотонов (квантов)с определенной энергией ε, выражаемой формулой (1). Следовательно, энергия кванта прямо пропорциональна частоте колебаний электромагнитного излучения. Поскольку  , то из формулы получим:

,

т. е. энергия кванта обратно пропорциональна длине волны излучения в вакууме.

Опыт показал, что, пока фотон существует, он движется со ско­ростью (в вакууме) и ни при каких условиях не может замедлить свое движение или остановиться. При встрече с веществом он может быть поглощен частицей вещества. Тогда сам фотон исчезает, а его энергия целиком переходит к поглотившей его частице. Фотон не имеет массы покоя. Эта особенность фотонов отличает их от частиц вещества, например от протонов, или электронов.

Заметим, что, с точки зрения классической физики, неясно, почему в одних явлениях свет обнаруживает ярко выраженные волновые свойства, а в других - корпускулярные свойства и каким образом такие, казалось бы, противоречивые свойства могут объеди­няться в излучении. По квантовой теории объединение корпуску­лярных и волновых свойств является природным качеством всей материи вообще, т. е. каждая частица вещества обладает волновыми свойствами и каждая волна обладает корпускулярными свойствами.

4 Источники света . Все тела, молекулы и атомы которых создают видимое излучение, называют источниками света. Можно привести множество примеров различных источников света: лампа накаливания, горящая спичка, газосветные трубки. Ко второй группе относятся люминесцентные источники света, возбуждение атомов и молекул которых обуслов­лено не высокой температурой, а потоком летящих частиц вещества, например электронов, воздействием внешнего электромагнитного излучения или химической реакцией. В этом случае энергия излучения получается за счет электрической, химической или механической энергии, т. е. за счет энергии каких-либо внешнихисточни­ков. Примерами люминесцентного излучения служат свечение экрана электронно-лучевой трубки, свечение газосветных трубок в рекламах, свечение красок и т, п. К этой же группе относится свече­ние в веществе, обусловленное; эффектом Вавилова­ Черенкова. Эго свечение возникает при движении электро­нов в веществе со скоростью, превышающей скорость распростра­нения света в нем.

5 Принцип Гюйгенса.Световые лучи. Выясним, как вол­новая теория объясняет перемещение фронта волны в пространстве.

Допустим, что в какой-то момент времени фронт сферического волны, распространяющейся из точке О, занимает положение 1. Через некоторый промежуток времени он займет поло­жение 11. Перемещение фронта волны в пространстве объясняют с помощью принципа Гюйгенса: все точки фронта волны являются вибраторами, от которых распространяются элементарные волны (1. 2, З и т. д.); огибающая всех этих элементарных волн мает новое положение фронта волны (поверхность 11). (Огибающая представляет собой по­верхность, касательную ко всем эле­ментарным волнам). Здесь следует учесть, что при наложении волн, иду­щих в сторону точки О, происходит взаимное ослабление колебаний, и в этом направлении волны гасят друг друга.

Подпись: Рисунок 33 – Шкала длины волн

Направление перемещения фронта волны показано стрел­кой ВА. Напомним что линию, вдоль которой перемещается фронт волны,  называют лучом.  В изотропной среде свет распространяется прямолинейно, т, е. световые лучи в такой среде являются прямыми линиями. Это подтверждается многими явлениями, например появлением тени от непрозрачных тел, помещённых на пути световых лучей. (Приведите ещё примеры, подтверждающие прямолинейность распространения света.)


6 Скоростьраспространениясветав вакууме. ОпытМайкельсона Поскольку скорость распространения света очень велика, свет затрачивает заметное время лишь на прохождение очень больших расстояний, например от Солнца до Земли свет идет около 8 мин.