Фотонов свойства

Фаза колебаний 201 Фотонов свойства 296 Фотоны 297 Фруда число Фуко маятник 141 [c.345]

По современным представлениям электромагнитное излучение представляет собой совокупность своеобразных микрочастиц — фотонов. Свойства фотонов существенно отличаются от свойств микрочастиц вещества, которые мы до сих пор рассматривали. [c.163]

Логическое объяснение этих явно двойственных свойств может быть найдено при проведении экспериментов. В экспериментах по изучению фотоэлектрического эффекта наблюдалось действие индивидуальных фотонов, ударяющихся о твердую поверхность. В экспериментах по дифракции измерялся статистический эффект от большого числа фотонов и электронов. Таким образом, вещество и излучение можно считать состоящими из дискретных ча- [c.71]

Перечисленные данные о пределяют свойства излучения, следующие из релятивистской механики. Таким образом, световое излучение можно рассматривать как движение точек с нулевой массой покоя. Эти точки названы световыми квантами или фотонами. [c.297]

Французский физик Луи д е Бройль в 1924 г. высказал предположение, что одновременное сочетание волновых и корпускулярных свойств присуще не только свету, но и вообще любому материальному объекту. Длина волны любого тела массой т, движущегося со скоростью и, определяется соотношением, аналогичным полученному для фотонов света [c.337]

Однако возникает противоречие при использовании формулы (7. 28) для описания свойств фотонов скорость фотона равна скорости света в вакууме (Уф =-- с), и конечное значение энергии получается лишь при АПф О. [c.446]

Как уже указывалось (см. 2.6), электромагнитное поле характеризуется моментом импульса. Для системы, описанной в терминах фотонной физики, должен удовлетворяться закон сохранения момента импульса. Оценивая проекцию момента импульса фотона на направление импульса, можно получить одно из основных свойств электромагнитного излучения — его поляризацию, которая столь просто вводилась в волновой оптике. Более подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки нашей книги. [c.449]

Заканчивая это предельно краткое изучение свойств фотона, целесообразно сформулировать следующие общие соображения. Введение понятия фотона привело фактически к созданию новой корпускулярной теории света, хорошо объясняющей некоторые оптические явления, истолкование которых в рамках волновой теории было затруднительно, а иногда невозможно. В то же время при правильном описании явлений эта теория не приводит к противоречию с исходными положениями волновой оптики. В частности, можно описать явления на границе двух сред в терминах как волновой, так и корпускулярной оптики. Конечно, было бы грубой ошибкой отождествлять скорость электромагнитных волн и скорость корпускул и пытаться поставить какой-либо решающий опыт, позволяющий выбрать одну из двух дополняющих одна другую теорий для описания всех сложных оптических явлений. Следует учитывать, что волновая и корпускулярная картины — это классические крайности (пределы) квантово-ме-ханической сущности явления, полностью соответствующей дуализму материи. [c.452]

Сформулируйте основные свойства фотона. [c.460]

Частица, распадающаяся за время, соизмеримое с с, вряд ли заслуживает названия частица . Такой промежуток времени потребовался бы для разделения разлетающихся частиц и в том случае, если бы они вовсе не были перед этим связаны в одной частице. Указанный промежуток времени (lO- ) составляет естественный эталон, по сравнению с которым распады можно в известном смысле подразделять на быстрые и медленные. Из приведенной выше таблицы видно, что все указанные там распады (за исключением распадов я°-мезонов и Е°-барионов, сводящихся просто к испусканию фотона) в высшей степени медленны по сравнению с с, причем средние времена жизни находятся в пределах от 17 мин (для нейтрона) до 10 с (для Л- или S -барионов). Обычно, чем выше кинетическая энергия, имеющаяся для образования продуктов распада, тем быстрее распад. По сравнению с промежутком времени, достаточным для лабораторных измерений, даже долгоживущие частицы со средним временем жизни порядка 10 ° с существуют так недолго, что проблема изучения свойств этих нестабильных элементарных частиц требует специальных методов, аппаратуры и большой изобретательности. [c.438]

Корпускулярные свойства фотона не должны заставить нас забыть о том, что для огромного круга явлений, с которыми мы ознакомились ранее, волновые представления оказались в высшей степени плодотворными. Отметим только, что и в явлении фотоэффекта есть черты, говорящие в пользу классических волновых представлений о свете. Эти черты особенно отчетливо выступают при исследовании зависимости силы фототока от длины волны. [c.644]

Указанное свойство вынужденного испускания существенно для понимания связи между коэффициентом поглощения и введенными выше вероятностями поглощения и испускания. Исследование абсорбции света в каком-либо веществе состоит в сравнении интенсивности света, прошедшего вещество, с интенсивностью падающего на него излучения. Если в веществе находятся возбужденные атомы, то кроме переходов, связанных с поглощением фотонов, будут происходить и вынужденные переходы. Как было сказано, вынужденно испущенные фотоны неотличимы от фотонов падающего света, т. е. вынужденные переходы частично компенсируют убыль фотонов в прошедшем пучке, обусловленную поглощательными переходами. [c.739]

Таким образом, для фотоэффекта весьма существенна связь электрона с атомом, которому передается часть импульса фотона. Фотоэффект возможен только на связанном электроне. Чем меньше связь электрона с атомом по сравнению с энергией фотона, тем менее вероятен фотоэффект. Это обстоятельство определяет все основные свойства фотоэффекта ход сечения с энергией, соотношение вероятностей фотоэффекта на разных электронных оболочках и зависимость сечения от заряда среды. [c.241]

Историю открытия элементарных частиц и изучения их свойств можно разбить на два этапа. На первом этапе, окончившемся в 1932 г., были открыты шесть элементарных частиц фотон, электрон, протон, нейтрон, позитрон и нейтрино. История открытия и свойства этих частиц будут кратко охарактеризованы в 75. [c.542]

С фотонами видимого света такие опыты затруднены, так как энергия этих фотонов мала. Однако в данном случае при очень слабых световых потоках можно осуществить опыты по наблюдению статистических отклонений от средних значений у основных оптических характеристик (освещенность, сила света и др.), происходящих со временем. Такие отклонения (флуктуации) могут иметь как волновую (классическую), так и корпускулярную (квантовую) природу. Причем свойства классических и квантовых флуктуаций существенно различаются между собой. [c.164]

Особое значение эффект Комптона приобрел в связи с тем, что он подтвердил особые индивидуальные свойства фотонов. Ранее считалось, что характеристики фотонов не меняются за время их жизни. Эффект Комптона показал, что фотоны, как и любые другие частицы, могут при взаимодействиях изменять свою энергию, т. е. подтвердил физическую реальность этих частиц. [c.160]

Таким образом, направление движения корпускул при соударении также не меняется. Итак, мы приходим к выводу световые корпускулы, свойства которых приведены в соответствие со свойствами фотонов (т. е. корпускулы с неизменными массой и модулем скорости), оказываются взаимно проницаемыми . [c.23]

Путь, пройденный оптикой в исследовании природы света,— от световых корпускул Ньютона до световых квантов (фотонов) Эйнштейна — напоминает виток спирали. Оптика снова пришла к корпускулярной концепции, но, разумеется, уже на новом уровне. Фотоны принципиально отличаются от ньютоновских световых корпускул прежде всего тем, что отнюдь не исключают волновых представлений. Уже в свойствах отдельного фотона отражается диалектическое единство корпускулярной и волновой концепций. Что же касается фотонных коллективов, то при определенных условиях они особенно ярко проявляют волновые свойства, обнаруживаемые в явлениях интерференции и дифракции света. Забегая вперед, заметим, что интерференционная картина, как оказалось, может наблюдаться и тогда, когда фотоны проходят через интерферометр поодиночке. Понимание этого принципиального факта возможно лишь на основе представлений квантовой физики. На этих вопросах мы специально остановимся в ч. И. Пока же рассмотрим свойства фотона (некоторые из них уже отмечались ранее), а затем поговорим о свойствах фотонного коллектива или, иными словами, о поведении фотона в коллективе. [c.78]

Шум и другие свойства фотоумножителей, существенные для оптической термометрии, были широко исследованы в работах [18—20, 22, 23, 29]. Выбор способа работы фотоумножителей методом постоянного тока [44] или методом счета фотонов в основном зависит от вкуса потребителя. Не существует никаких заметных преимуществ одного метода перед другим. В обоих случаях необходимо, чтобы фотоумножителю не мешали избыток шума, усталость или нелинейность. Метод счета фотонов имеет, однако, преимущество в том, что зависимость амплитуды сигнала от усиления меньще и ослабляется эффект утечек тока внутри фотоумножителя или около его цоколя. Кроме того, сигнал имеет цифровую форму, которая облегчает прямую связь с ручной цифровой обработкой и с контрольно-компьютерной системой. В обоих методах — на постоянном токе и методе счета фотонов — критичным является контроль температуры фотоумножителя, так как спектральная чувствительность (особенно вблизи длинноволновой границы), а также темновой ток зависят от температуры. Фотоумножители с чувствительным в красной области спектра фотокатодом 8-20, такие, как ЕМ1-9558 (щтырьковая замена для ЕМ1-9658 фотоумножителя 8-20), для понижения темнового тока должны работать при температуре примерно —25 °С. Применение чувствительного в красной области фотокатода позволяет работать с длинами волн примерно до 800 нм, хотя если прибор предназначен исключительно для воспроизведения МПТШ-68 выше точки золота, такие длины волн требуются редко. [c.377]

Статистическая физика—наука о самых общих свойствах макроскопических объектов, т.е. таких объектов, которые составлены из множества микроскопических частиц. Этими частицами могут быть, например, атомы или молекулы, и тогда мы имеем дело с неметаллически1Щ1 твердыми телами, жидкостями или газами. Ими могут быть электроны и ионы, составляющие плазму, или электроны и ионы, образующие металл. Свет, рассматриваемый как совокупность фотонов, или ядерная материя, рассматриваемая как совокупность нуклонов, тоже являются макроскопическими объектами и подлежат изучению методами статистической физики. [c.9]

С. И. Вавилов высказал идею о том, что если световой поток действительно представляет собой совокупность отдельных фотонов, то согласно законам статистической физики он должен флуктуировать, т. е. число фотонов в единице объема должно во времени меняться произвольным образом. Необходимо было доказать наличие такой флуктуации экспериментально. Было использовано замечательное свойство глаза существование резкого порога зрительного ощущения. Оказывается, если энергия света, падающего на сет-чатку глаза, меньше некоторой определенной величины, то глаз [c.348]

Дуализм свойств света. При исследовании законов фотоэффекта в опытах по наблюдению рассеяния фотонов на электронах обнаруживается квантовая, корпускулярная природа света. Но вместе с тем свет обнаруживает способность к дифрагсции, интерференции, преломлению, отражению, дисперсии, поляризации и все эти явления полностью объясняются на основе представлений о свете как электромагнитной волне. [c.304]

Проявление светом как волновых, так и корпускулярных свойств называется корпускулярно-волновым дуализмом свойств света. Смысл корпускулярно-волнового дуализма свойств света заключается не в том, что свет одновременно является и волной, и потоком частиц. Тот факт, что свет в одних условиях обнаруживает сходство с потоком частиц, а в других — с поперечными волнами, показывает, что в действительности природа света более сложна и не может быть полностью правильно описана с применением наглядных и привычных нам образов классической физики. Например, утверждая, что фотон обладает импульсом и массой, нельзя забывать, что существует он только в движении со скоростью света и, следовательно, не обладает массой покоя. Смысл корпускулярноволнового дуализма свойства света заключается в том, что свет имеет сложную природу, которая в зависимости от условий опыта лишь приближенно может быть описана с применением привычных нам представлений о волнах или частицах. [c.304]

Расширен раздел курса, иосвя1Ценный рассмотрению основ фотонной теории, позволивший характеризовать важнейшее свойство света - его дуализм - и оценить границы применимости электромагнитной теории света, изложению которой посвящены основные разделы этой книги. Кроме того, включение сведений о термодинамике излучения, формуле Планка, законах фотоэффекта и свойствах приемников света должно способствовать более широкому использованию этого учебного пособия в университетах и втузах. [c.8]

Возникшая как самостоятельный раздел оптики в начале 60-х годов (после появления лазеров) нелинейная оптика объединяет обширный круг явлений, обусловленных зависимостью параметров среды [коэффициенты поглощения k(v) и преломления n(v)] от интенсивности проходящего света. Оставим пока в стороне вопрос о нарушениях закона Бугера, связанных с у1сазанной зависимостью коэффициента поглощения k v) от напряженности электрического поля, и обратим внимание на свойства коэффициента преломления n(v), проявляющиеся в сильных полях. В таком изложении основ нелинейной оптики легче будет отделить классические эффекты (самофокусировка излучения, преобразование частоты света со всеми вытекающими отсюда последствиями) от квантовых, рассмотрение которых требует введения понятия фотона и других, более сложных представлений (см. 8.5). [c.168]

Продолжим рассмотрение свойств фотона. Он должен иметь энергию W, которая связана с импульсом К, согласно (7.28), гаотношением [c.446]

Естественно, что возник вопрос о соотношении между двумя теориями света.. Довольно быстро выявилась неразумность противопоставления электромагнитной теории света и фотонной физики. Оказалось, что описание волновых свойств света (интерференция, дифракция и сопутствующие им явления) по-прежнему целесообразно проводить в рамках электромагнитной теории, тогда как некоторые энергетические характеристики из. [учения полностью описываются фотонной физикой. Существует переходная область явлений - давление света, эффект Доплера и некоторые другие. - которую можно просто истолковать в рамках как той, так и другой теории. Характерно, 4Tt> учет ре.тятивистских эффектов обязателен и в электромагнитной теории, и в фотонной физике. [c.461]

Можно также заметить, что осмыслить понятие вынужденного излучения с позиций какой-либо одной теории света достаточно трудно. Для того чтобы описать усиление сигна та (( отрицательное поглощение-)), удобно по.тьзоваться терминами квантовой оптики, сводя вопрос к рождению новых фотонов при прохождении светом активной среды. Но при последующем описании свойств таких фотонов удобно пользоваться терминами и понятиями волновой оптики, указав, что фазы вторичных волн жестко связаны (полностью скоррелированы). [c.462]

Совокупность тождественных частиц может находиться в состояниях только с определенным видом симметрии, т. е. система находится либо в симметричном состоянии (волновая функция симметрична), либо в состоянии антисимметричном (волновая функция антисимметрична). Свойства симметрии обусловлены природой самих частиц, образующих систему, и они сохраняются во времени (так как НР12 — 12 = О)- Это означает, что если в начальный момент времени система находилась в симметричном или антисимметричном состоянии, то никакие последующие воздействия lie изменяют характера симметрии системы. Состояния разного типа симметрии не смешиваются между собой. Различие в симметрии волновых функций или ij) ) проявляется Б различии статистических свойств совокупности частиц, и это оказывается связанным со спином частиц. В. Паули удалось показать, что частицы, обладающие целым спином О, ], 2,... (л-мезоны s = О, К-ме-зоны S = О, фотоны S = 1), описываются симметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. Эти частицы часто называют бозонами. Согласно статистике Бозе— Эйнштейна, в каждом состоянии может находиться любое число частиц (бозонов) без ограничения. Частицы же с полуцелым спином Va, /2,. . . (электроны — S = V2, протоны — s = Vj, нейтроны — S = мюоны — S = Vj) — описываются антисимметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Ферми— Дирака. Часто их называют фермионами. Согласно статистике Ферми—Дирака в каждом состоянии, характеризуемом четырьмя квантовыми числами (п, /, т, s) (полным набором), может находиться лишь одна частица (принцип Паули). [c.117]

Характерным свойством фотоядерных реакций является специфический вид функции возбуждения (рис. 89) с очень широким максимумом при энергии 15—20 Мэе. Необычайно большая ширина и положение максимума исключают возможность его истолкования как обычного резонансного максимума, связанного с определенным энергетическим уровнем возбуждения. В 1945 г. советским физиком А. Б. Мигдалом для объяснения этого максимума был предложен механизм дипольного поглощения ядрами 7-фотонов. Ядро состоит [c.290]

С помощью понятия U-спина можно также легко проанализировать возможные и запрещенные электромагнитные переходы. Действительно, с точки зрения SU (3)-симметрии все члены данного и-мультиплета имеют одинаковые электромагнитные свойства (не только величину заряда, но и его пространственное заспределение, магнитный момент и другие характеристики). Лоэтому для них электромагнитное взаимодействие одинаково. Таким образом, электромагнитное взаимодействие строго сохраняет U-спин, а значит, фотону надо приписать LJ-спин, равный нулю. Отсюда получаются следующие разрешенные и запрещенные по U-спину электромагнитные процессы [c.311]

Фотоны. Гипотеза Эйнштейна о существовании фотонов встретила, как мы уже знаем, сильные возражения. Это и не удивительно, ибо ряд явлений (интерференция, дифракция) нашел объяснение в волновой теории света. л]аализу подвергалось и само соотношение Эйнштейна E=hv. О какой частоте колебаний идет речь, если свет состоит из частиц Как можно связывать энергию и частоту Во шы, набегающие на морской берег с одной и той же частотой, приносят разную энергию в зависимости от силы шторма. Лишь автор гипотезы А. Эйнштейн ни на секунду не сомневался в том, что свет действительно обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами, имеет двойственную кор-пускулярно-волновую природу. Глубоко аргументированно он пишет Волновая теория света... прекрасно оправдывается при описании чисто оптич хких явлений и, вероятно, едва ли будет заменена какой-либо иной теорией. Но все же не следует забывать, что оптические наблюдения относятся не к мгновенным, а средним по времени величинам. Может оказаться, что теория света придет в противоречие с опытом, когда ее будут привлекать к явлениям возникновения и превращения света [84]. [c.159]

А. Ф. Иоффе показал, что отдельные акты эмиссии электронов с пылинок висмута при их облучеш1и светом следовали друг за другом через нерегулярные промежутки времени, что соответствовало предположениям о случайном попадании на пылинки фотонов. С еще большей убедительностью корпускулярные свойства света были продемонстрированы в опытах С. И. Вавилова по флуктуациям слабьгс световых потоков. [c.159]

Наблюдаемое в настоящее время во Вселенной отношение числа антинуклонов к числу нуклонов оказывается приблизительно равным Указанное свойство получило название бари-онной асимметрии Вселенной. Эта же величина характеризует и отношение среднего числа фотонов в единице объема космического пространства к числу нуклонов в этом же объеме. Объяснение этих данных было найдено сравнительно недавно и является одним из крупнейших достижений интенсивно развивающейся физики элементарных частиц. [c.187]

Относящиеся к квантовой оптике вопросы (фотонные представления явления, в которых проявляются корпускулярные свойства излучения) освещаются в той или иной степенью полноты во всех современных учебных пособиях по физике. В вузовских курсах физики рассматриваются закономерности теплового излучения (от закона Кирхгофа до формулы Планка), сообщаются сведения о фотоэффекте, эффекте Комптона, фотохимическом действии света, дается объяснение испускания и поглощения света атомами на основе теории Бора. При более глубоком изучении физики студентов знакомят также с люминесцентными явлениями, эффектом Л1ёссбауэра, многофотонными процессами, дают им некоторые сведения о квазичастицах в твердых телах. При этом авторы одних учебников пользуются термином квантовая оптика , тогда как в других учебниках этот термин не применяется, а соответствующие вопросы собраны в главах, называемых Тепловое излучение , Световые кванты , Действие света и т. п. Дело в том, что в использовании термина квантовая оптика нет четкой договоренности. Согласно точке зрения, принятой в современной научной литературе, все отмечавшиеся выше вопросы — это еще не сама квантовая [c.4]

После изложенных соображений, касающихся существа предмета (квантовой оптики), обратимся к данному учебному пособию. Оно состоит из четырех частей 1. Развитие фотонных представлений. 2. Физика микрообъектов. 3. Квантовооптические явления. 4. Теоретические основы квантовой оптики. В первой части на основе ставших классическими работ Планка, Бора, Эйнштейна рассматриваются рождение и становление квантовой теории света, излагаются свойства фотона и фотонных ансамблей, демонстрируется переход от волновых представлений к квантовым. Во второй части анализируются некоторые принципиальные вопросы квантовой физики это позволяет объяснить интерференционные эффекты на корпускулярном языке. В третьей части приводятся необходимые сведения из физики твердого тела и затем обстоятельно рассматриваются три группы оптических явлений фотоэлектрические, люминесцентные, нелинейно-оптические эти явления иногда объединяют термином квантово-оптические . Вопросы, излагаемые в указанных трех частях пособия, составляют содержание раздела Квантовая природа света , [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...