В современной физике фотон - это одна из элементарных частиц. При испускании и поглощении свет подобен потоку частиц с энергией: энергия Е равна произведению постоянной Планка на частоту. В данных опытах порция света получается очень похожей на частицу. Свойства света, обнаруженные при его излучении и поглощении, назвали корпускулярными. Саму же световую частицу назвали фотоном, или квантом электромагнитного излучения.
 Фотон, подобно частице, обладает определенной порцией энергии.
 Так как фотона не существует в состоянии покоя, т.е. он
не имеет собственной массы покоя, а при рождении сразу
имеет скорость, равную скорости света в вакууме с и массу
Зная массу и скорость фотона можно найти его импульс.
Направление импульса фотона совпадает с направлением светового луча. Как следует из формул, чем больше частота v, тем больше энергия Е и импульс р фотона, а, значит, и отчетливее проявляются корпускулярные свойства света.
Так как постоянная Планка мала, энергия фотонов видимого излучения крайне незначительна. Например, фотоны, соответствующие зеленому свету, имеют энергию 4 • 10-19 Дж.
В своих опытах С. И. Вавилов установил, что человеческий глаз, этот точнейший из «приборов», способен реагировать на различие освещенностей, измеряемое даже единичными квантами.
На основе представления о том, что свет - это поток частиц – фотонов, можно объяснить законы теплового излучения и фотоэффекта.
Но такие явления как интерференция и дифракция света свидетельствуют и о волновых свойствах света. Делаем вывод: свет обладает двойственностью свойств, так называемым дуализмом.
Волновые свойства проявляются при распространении света, а корпускулярные – при взаимодействии с веществом, т. е. при излучении и поглощении. Это, конечно, странно и непривычно, так как частица и волна - абсолютно разные физические объекты. Но мы до настоящего времени не имеем возможности представить себе наглядно в полной мере процессы в микромире, так как они совершенно отличны от тех макроскопических явлений, которые люди наблюдали на протяжении миллионов лет и основные законы которых были сформулированы к концу XIX в.
Рассмотрим гипотезу де Бройля. Длительное время представление о материи, непрерывно распределенной в пространстве, связывалось с электромагнитным полем, а электроны представлялись как некоторые крохотные частички материи. Французский ученый Луи де Бройль засомневался в данном предположении и в 1923 г. высказал свою мысль: «Электрон и другие частицы обладают не только корпускулярными, а также и волновыми свойствами». Он начал проводить эксперименты с частицами, электронами, чтобы подтвердить свое предположение.
В результате своих опытов де Бройль доказал, что с движением частиц связано распространение некоторых волн, нашел длину волны этих волн. Связь длины волны с импульсом частицы точно такая же, как и у фотонов (импульс равен отношению постоянной Планка к длине волны). Если выразим отсюда длину волны получим, что она равна отношению постоянной Планка к импульсу. Это и есть знаменитая формула де Бройля — одна из основных в физике микромира, доказанная экспериментально.
Предсказанные де Бройлем волновые свойства частиц впоследствии также были обнаружены экспериментально. Например, дифракция электронов и других частиц наблюдалась на кристаллах.
Вывод.
1. Фотон — элементарная частица, не имеющая массы покоя и электрического заряда, но обладающая энергией и импульсом.
2. Фотон - это квант электромагнитного поля, которое осуществляет взаимодействие между заряженными частицами.
3. Поглощение и излучение электромагнитной энергии отдельными порциями — проявление корпускулярных свойств электромагнитного поля.
4. Двойственность или корпускулярно-волновой дуализм — общее свойство материи, проявляющееся на микроскопическом уровне.
|