ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Открытие фотона. Корпускулярно-волновой дуализм из "Введение в экспериментальную физику частиц Изд2 " Фотон был первой элементарной частицей, существование которой было предсказано теоретически. [c.18] В 1900 г. М. Планк, проводя теоретический анализ спектров излучения абсолютно черного тела, пришел к заключению, что этот процесс носит дискретный характер, т. е. что обмен энергией между веществом и излучением происходит определенными порциями и существует некоторое минимальное количество обмениваемой энергии, которое было названо квантом. Однако Планк связывал эту дискретность со свойствами вещества, которое он представил в виде ансамбля элементарных осцилляторов, энергия которых может принимать лишь ряд значений, кратных минимальной величине — кванту Ни, где и — собственная частота осциллятора, а /г — постоянная Планка. [c.18] В 1905 г. А. Эйнштейн развил идею Планка, высказав гипотезу световых квантов, согласно которой дискретность изменения энергии при испускании и поглощении электромагнитного излучения определяется дискретностью самого излучения, состоящего из неделимых квантов энергии, поглощаемых или испускаемых только целиком . [c.18] Эйнштейн первым понял двойственную природу электромагнитного излучения, обладающего одновременно и волновыми и корпускулярными свойствами. Он писал Мы должны предположить, что однородный свет состоит из зерен энергии... световых квантов ,. .. несущихся в нустом пространстве со скоростью света . [c.18] Справедливость гипотезы Эйнштейна была экспериментально подтверждена исследованием фотоэффекта Р. Милликеном (1914-1916 гг.) и особенно осуществленными А. Комптоном (1922-1923 гг.) исследованиями рассеяния рентгеновских лучей электронами, показавшими, что этот процесс происходит как упругое рассеяние кванта света на электроне . [c.18] Таким образом, стало возможным рассматривать световой квант как элементарную частицу, подчиняющуюся тем же кинематическим законам. [c.18] Открытие фотона неожиданным образом решило давний спор о природе света. От Ньютона пошло представление о нем как о потоке корпускул, к его современнику X. Гюйгенсу восходит волновая интерпретация света, одержавшая, казалось, окончательную победу после обнаружения его интерференции и дифракции. Однако выяснилось, что справедливы оба, казавшиеся взаимоисключающими, представления свет — это одновременно и электромагнитная волна, и ноток частиц (что мы не можем представить себе наглядно и откуда следует, что свет не является ни волной, ни частицей в классическом понимании). [c.19] Однако открытие фотона имело более общее значение это было первым шагом к выявлению свойственного микромиру дуализма волн и частиц. [c.19] Второй, еще более смелый шаг в этом направлении сделал Луи де Бройль, высказавший в 1924 г. сумасшедшую идею о волновых свойствах материи. Справедливость гипотезы о волнах материи была экспериментально доказана в 1927 г. наблюдениями дифракции электронов (К. Дэвиссон и Л.Джермер, Нобелевская премия 1937 г.). [c.19] Представление о корнускулярно-волновом дуализме легло в основу квантовой механики, а затем и квантовой теории поля, являющейся теоретическим аппаратом физики частиц. Все процессы в микромире соответствуют квантовым закономерностям. Отметим, однако, что для свободных частиц больших энергий проявление их волновых свойств практически незаметно, поскольку длина волны уменьшается с увеличением энергии и имнульс а. [c.19] Вернуться к основной статье