Теория света волновая электромагнитная

Другой проблемой XIX в. была природа светового излучения. Существовали две основные теории, подтвержденные надежными экспериментальными наблюдениями. Такое наблюдаемое свойство как дифракция, свидетельствовало о том, что свет подчиняется закону упругих волн и его почти полностью можно объяснить электромагнитной теорией Максвелла. Однако фотоэлектрический эффект чужд волновой теории света и мог быть объяснен только при условии допущения корпускулярной природы света. [c.71]

Как было указано, Эйнштейн, развивая идею Планка, сделал второй шаг на пути развития квантовой теории, выдвинув новую гипотезу, согласно которой само электромагнитное излучение состоит из отдельных корпускул (квантов) — фотонов с энергией о = и импульсом р hv/ . Гипотеза Эйнштейна в дальнейшем была подтверждена многочисленными экспериментальными фактами и легла в основу объяснения ряда оптических явлений, с которыми не могла справиться волновая теория света. [c.338]

Электромагнитная природа света. Одним из наиболее трудных для волновой теории света [c.263]

Распределение энергия в спектре излучения нагретых твердых тел. Изучение явлений дифракции, интерференции и поляризации света привело к утверждению электромагнитной волновой теории света. [c.298]

Двумя приведенными примерами можно ограничиться для иллюстрации столь простого и удобного метода построения волнового фронта и определения направлений обыкновенного и необыкновенного лучей. При построении Гюйгенса наглядно выявляется несовпадение необыкновенного луча с нормалью к волновому фронту в кристалле. Но при общей характеристике метода Гюйгенса необходимо учитывать его недостаточность по сравнению с электромагнитной теорией света. В самом деле, теория Гюйгенса [c.133]

Электромагнитная теория света, заменившая старую волновую теорию, позволила существенно упростить постановку задачи. Но при ее применении к проблеме интерференции возникают трудности, связанные с тем, что в оптике, как правило, имеют дело не с монохроматическими волнами, а с импульсами, или волновыми пакетами. "Синусоидальная идеализация", которая оказалась вполне пригодной для описания широкого класса явлений, рассмотренных в предыдущих разделах, требует видоизменения при истолковании более тонких интерференционных эффектов. [c.175]

Электромагнитная теория, дополненная электронными явлениями и учетом релятивистских эффектов, была в начале XX в. единственной теорией света. Проблемы, служившие непреодолимой преградой для развития старой волновой теории, были решены с удивительной простотой и ясностью. Результаты приложения электромагнитной теории к решению самых разнообразных физических задач являлись иллюстрацией, казалось бы, неограниченных возможностей новой волновой оптики. [c.399]

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]

Из электромагнитной теории света вытекает непосредственно, что световые волны поперечны. Действительно, вся совокупность законов электромагнетизма и электромагнитной индукции, краткое математическое выражение которой заключено в уравнениях теории Максвелла, приводит к выводу, что изменение во времени электрической напряженности Е сопровождается появлением переменного магнитного поля Н, направленного перпендикулярно к вектору Е, и обратно. Такое переменное электромагнитное поле не остается неподвижным в пространстве, а распространяется со скоростью света вдоль линии, перпендикулярной к векторам и //, образуя электромагнитные, в частности световые, волны. Таким образом, три вектора Е, Н ц скорость распространения волнового фронта о взаимно перпендикулярны и составляют правовинтовую систему т. е. электромагнитная волна поперечна ). [c.370]

Возражения Франклина, имевшие принципиальное значение, поскольку волновая теория света развивалась как теория упругая, потеряли свою силу в качестве аргумента против корпускулярных представлений, когда Максвелл вывел необходимость светового давления с точки зрения электромагнитной волновой теории и даже вычислил его величину. [c.660]

Экспериментальные законы, которым подчиняется фотоэффект, находятся в противоречии с основными представлениями волновой теории света. Электромагнитная световая волна, падая на поверхность вещества, содержащего электроны, должна вызывать их вынужденные колебания с амплитудой, пропорциональной амплитуде самих световых волн. Если силы, удерживающие электроны внутри вещества, не велики, то электроны могут вылетать наружу со скоростью, которая должна зависеть от амплитуды падающей световой волны. Так [c.158]

Фотоэффект. С установлением электромагнитной природы света волновая теория, казалось, победила окончательно. Однако мог ли автор ее экспериментального обоснования Г. Герц предполагать, что им енно ему будет суждено обнаружить явление, которое будет противоречить волновой теории Он заметил, что при освещении одного из шаров разрядника ультрафиолетовым излучением разряд между шарами возникает при значительно меньших напряжениях. Им было высказано предположение, что под действием излучения зазор между шарами становится более электропроводным. Полученное явление было названо фотоэффектом. Подробные исследования фотоэффекта по схеме, показанной на рис. 24, выполнил в 1888—1890 гг. профессор Московского университета А. Г. Столетов. Он показал, что ток в цепи [c.117]

Электромагнитная теория света, изучаемая в волновой оптике, позволяет полностью описать поляризационные явления. Здесь необходимо дать трактовку этих явлений в рамках представлений о фотонах. [c.35]

Согласно волновой теории свет представляет собой электромагнитную волну. Монохроматическому свету соответствует гармоническая электромагнитная волна, частота которой опре- [c.229]

Общепризнанной теорией в настоящее время является электромагнитная теория света, разработанная Максвеллом. Согласно этой теории, свет рассматривается как электромагнитное возмущение, распространяющееся в пространстве. Это возмущение можно охарактеризовать двумя векторами — электрическим и магнитным,— перпендикулярными друг другу и направлению распространения волны. Самой последней является квантовая теория света, которая может рассматриваться как сочетание корпускулярной и волновой теорий. [c.15]

При рассмотрении этих явлений можно использовать аппарат геометрической оптики в некоторых случаях невозможно обойтись без привлечения волновой теории света к использованию электромагнитной теории света прибегают реже, главным образом в лазерной технике квантовая теория световых явлений широко применяется при изучении фотоэлектрического эффекта, а также в телевидении. [c.5]

Электромагнитная теория света возникла в итоге длительного развития взглядов на природу света. Ей предшествовала волновая теория, в которой свет рассматривался как упругое возмущение, распространяющееся в гипотетической среде — эфире. В трудах Френеля и других выдающихся физиков прошлого столетия эта теория была доведена до высокой степени совершенства, но в то же время в ней выявились трудности принципиального характера. Неудовлетворительность старой волновой теории проявлялась прежде всего в том, что для объяснения наблюдаемых оптических явлений эфир приходилось наделять весьма экзотическими и противоречивыми свойствами, несовместимыми с законами механики. [c.7]

Идея о световом давлении была высказана еще Кеплером для объяснения формы кометных хвостов. В рамках корпускулярных представлений о природе света такая гипотеза была естественной, так как световые частицы должны были бы передавать свой импульс поглощающим и отражающим телам, т. е. производить давление. Неудачи ранних попыток обнаружить световое давление иа опыте приводились Франклином и Юнгом как один из аргументов против корпускулярной теории. Волновая теория, рассматривавшая свет как поперечные упругие волны, отрицала световое давление. Однако пришедшая ей на смену электромагнитная волновая теория света дает объяснение возникновению светового давления и позволяет его рассчитать. Экспериментально световое давление было впервые обнаружено и измерено П. Н. Лебедевым в 1900 г. в исключительно тонких опытах. Измерения Лебедева, подтвердившие рассчитанное Максвеллом световое давление,- сыграли большую роль в становлении электромагнитной теории света. [c.167]

Пришедшая на смену старой волновой теории электромагнитная теория света практически не внесла ничего нового в постановку этого вопроса. Рассматривая свет как частный вид электромагнитных волн, она позволила обойтись без противоречивых механических представлений об эфире, но не затронула предположения о возможности определять движение тел относительно эфира. Считалось, что уравнения Максвелла справедливы в определенной системе отсчета, за которой и сохранилось название эфира. Задача экспериментального обнаружения этой привилегированной системы отсчета по-прежнему оставалась актуальной. Предполагалось, что при переходе к другой инерциальной системе отсчета уравнения Максвелла в отличие от уравнений механики Ньютона должны изменить свой вид. Другими словами, считалось, что принцип относительности, т. е. утверждение об эквивалентности всех инерциаль-ных систем отсчета, выполняется только для механических явлений и не справедлив для электромагнитных и оптических явлений. [c.392]

Различные явления физической оптики могут быть рассмотрены как с позиций волновых, так и с позиций квантовых представлений. В настояш,ем учебном пособии явления интерференции, дифракции и поляризации рассматриваются с точки зрения их волновой природы с использованием в ряде случаев электромагнитной теории света. [c.3]

Новые физические понятия создаются не только в процессе обобщения физических теорий, но и обратным путем они могут возникнуть в результате применения приближенных методов к более точной физической теории.... Так, понятие луча, а равно и вся геометрическая оптика могут быть выведены из волновой теории света как идеализации, пригодные в предельном случае весьма малой длины волны (в области вблизи границы света и тени эти идеализации уже непригодны). При менее полной идеализации учитываются и отклонения от геометрической оптики, иначе говоря, учитывается дифракция, каковая также является новым физическим понятием (дифракционные явления наиболее ярко проявляются как раз вблизи границы между светом и тенью) . Этими словами академик В.А. Фок определил основные концепции геометрической оптики и теории дифракции в своей знаменитой книге Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн , ставшей одной из настольных книг целого поколения физиков. Кроме того, следует отметить также такие классические труды, как Оптика А. Зоммерфельда, Основы оптики М. Борна и Е. Вольфа, Оптика Г.С. Ландсберга. [c.6]

Величайшее значение для дальнейшего развития оптики и оптических приборов имела выдвинутая Гюйгенсом в 1678 г. волновая теория света будучи подвергнута дальнейшему усовершенствованию (Френель, Кирхгоф, Максвелл и др.), она дала возможность обобщить ряд световых и электромагнитных явлений и нашла широкое применение в оптике и в радиотехнике. [c.168]

Отражение от поглощающих сред. В электромагнитной теории света поглощающая среда характеризуется тем, что в уравнениях Максвелла наряду с током смещения учитывается ток проводимости и волновое ур-ие (напр, для компонента электрич. вектора X) принимает вид д Х [c.227]

Сопоставляя известные из опыта свойства света с выведенными математическим путем из теории Максвелла свойствами электромагнитных волн, можно было предположить (что и сделал Максвелл), что свет—это электромагнитные волны, т. е, что в световой волне распространяются электрическое и магнитное поля. Возникшая таким образом электромагнитная теория света не только вложила новое физическое содержание в уже хорошо разработанные разделы волновой оптики, но и позволила объяснить непринужденно ряд явлений, бывших для нее прежде камнем преткновения (см. 7). [c.234]

В настоящей статье принято, что свет состоит по существу из световых квантов, каждый из которых обладает одной и той же чрезвычайно малой массой. Математически показано, что преобразование Лоренца—Эйнштейна совместно с квантовыми соотношениями приводит к необходимости связать движение тела и распространение волны и что это представление дает физическую интерпретацию аналитических условий устойчивости Бора. Дифракция является, по-видимому, совместимой с обобщением ньютоновской динамики. Далее, оказывается возможным сохранить как корпускулярный, так и волновой характер света и дать с помощью гипотез, подсказываемых электромагнитной теорией и принципом соответствия, правдоподобное объяснение когерентности и интерференционных полос. Наконец, показано, почему кванты должны входить в динамическую теорию газов и почему -закон Планка является предельной формой закона Максвелла для газа световых квантов. [c.639]

Прежде чем объяснить физическую сущность явления фотоупругости, напомним о некоторых представлениях оптики. Согласно электромагнитной теории световые волны представляют собой поперечные волны, сущность которых заключается в периодическом изменении во времени электрической напряженности Е и магнитного поля Н. Векторы Е и Н взаимно перпендикулярны. Свет представляет собой переменное электромагнитное поле, которое распространяется вдоль линии, перпендикулярной к векторам Е и Н (рис. 27). Таким образом, три вектора Е, Н н скорость распространения волнового фронта V взаимно перпендикулярны. При этом векторы Е и Н могут быть произвольно ориентированы относительно линии распространения волнового фронта (луча). [c.65]

Знать истинную природу света не обязательно для объяснения оптических явлений поляризационно-оптического метода. Как волновая, так и электромагнитная теории достаточны для объяснения явлений отражения, преломления и поляризации. В обоих случаях один вектор, перпендикулярный направлению распространения света, достаточен для описания оптических явлений. Световой вектор в волновой теории определяет направление и амплитуду колебаний частиц эфира. В электромагнитной теории за световой вектор можно выбрать как электрический, так и магнитный векторы. [c.15]

Корпускулярно-волновой дуализм, Законы фотоэффекта, явления взаимодействия света с веществом электромагнитная теория света объяснить не может. В XX в. в физике утвердились представления о корпускулярноволновом дуализме свойств света. [c.264]

Мы видим, что электромагнитная теория сразу привела к однозначному выяснению проблемы, представляющей чрезвычайные затруднения в старой волновой теории света. Действительно, опытами Френеля и Араго была экспериментально доказана по-перечность световых волн, но истолконание этих опытов в рамках представлений о распространении упругих волн в эфире было крайне трудно и потребовало введения искусственных предположений, чрезвычайно усложнивших теорию. Сейчас это совер-uieHHo не актуально, светоносный эфир неприемлем не только как конкретная среда, но и как абстрактная система отсчета (см. гл. 7), и отсутствие продольной составляющей свободной электромагнитной волны оказывается простым следствием уравнений Максвелла. Интересен вопрос о возможности экспериментального доказательства этого фундаментального свойства электромагнитных волн. На данном этапе имеет смысл указать на возможность эффектной иллюстрации их поперечности в опытах с современными источниками СВЧ (рис. 1.1). [c.22]

Изложение принципа Гюйгенса—Френеля в данном параграфе существенно отличается от приведенного в 3.3, где положение В0ЛН01ЮГ0 фронта в последующие моменты времени определялось как огибающая элементарных сферических волн, излучаемых каждой точкой, до которой дошел фронт в данный момент принцип Гюйгенса). Никакой интерференции между этими сферическими волнами Гюйгенс не учитывал, да и вообще не принимал по внимание фазовых соотношений. Поэтому принцип Гюйгенса в его первоначальной форме не мог служить основой волновой оптики. Потребовалось значительное время, чтобы после принципиальных дополнений Френеля оказалось возможным применить его для истолкования дифракции. Изложим идею принципа Гюйгенса—Френеля в тех терминах и понятиях, которые соответствуют электромагнитной теории света. Строггся математическая формулировка этого принципа, данная Кирхгофом, здесь не приведена . [c.256]

Отметим простоту и изя1цность проведенного вывода и укажем, что в рамках волной оптики (см. 2.6) получение аналогичной формулы потребовало больших усилий. Однако при решении других задач можно встретиться с обратной ситуацией. Так, например, истолкование всех тонкостей интерференции и дифракции света методами фотонной физики оказывается более сложным, чем в волновой оптике. В заключении книги кратко исследовано соотношение электромагнитной теории света и физики фотонов, а сейчас продолжим рассмотрение элементарных актов взаимодействия света и вещества в рамках физики фотонов. [c.447]

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]

Задача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем оптики и физики вообще. Решение этой задачи имело огромное принципиальное и практическое значение. Установление того, что скорость распространения света конечна, и измерение этой скорости сделали более конкретными и ясными трудности, стоящие перед различными оптическими теориями. Первые методы определения скорости света, опиравшиеся на астрономические наблюдения, способствовали со своей стороны ясному пониманию чисто астрономических вопросов о затмениях отдаленных светил и о годичном параллаксе звезд. Точные лабораторные методы определения скорости света, выработанные впоследствии, используются при геодезической съемке. Теоретическое обоснование и экспериментальное исследование принципа Допплера в оптике сделали возможным решение задачи о лучевых скоростях светил или движущихся светящихся масс (протуберанцы, каналовые лучи) и привели к весьма широким астрономическим обобщениям. Сравнительное измерение скорости света в вакууме и различных средах послужило в свое время в качестве ехрег1теп1ит сгис1з для выбора между волновой и корпускулярной теориями света, а впоследствии привело к понятию групповой скорости, имеющему большое значение и в современной квантовой физике. Сравнение скорости распространения света с константой с максвелловской теории, обозначающей, с одной стороны, отношение между электромагнитными и электростатическими единицами заряда, а с другой — скорость распространения электромагнитного поля, сыграло важнейшую роль при обосновании электромагнитной теории света. Наконец, вопрос о влиянии движения системы на скорость распространения света и вся обширная совокупность связанных с ним экспериментальных и теоретических проблем привели к формулировке эйнштейновского принципа относительности — одного из самых значительных обобщений [c.417]

После открытия полевой формы существования материи в виде электромагнитных волн и создания электромагнитной теории света появилась реальная возможность решить вопрос о законах взаимопревращения материи в полевой и корпускулярной форме или, другими словами, решить вопрос о взаимопревращении излучения и вещества. Казалось, что эту задачу можно успешно решить в рамках классической физики, поскольку каждая из этих форм материи хорошо описывается соответствующей классической теорией. Первое указание на недостаточность классической физики для понимания взаимоотношения этих двух форм материи было получено при анализе излучения абсолютно черного тела, когда необходимо было допустить дискретность актов испускания света. Затем были открыты корпускулярные свойства излучения и волновые свойства электронов и других частиц. Эти открытия показали, что не с)шдествует [c.346]

Единой теории, объединяющей все приведенные выше свойства света, до сего времени не существует. По современным представлениям природа Л. с. по внешним проявлениям двойственна при рассмотрении явлений распространения света последний приходится трактовать как непрерывное волновое движение наоборот, для, понимания действий света на вещество свет необходимо считать потоком корпускул-квантов. Столь же двойственна и природа корпускулярных лучей. Необходимо однако отметить принципиальное отличие волн и корпускул электронного и светового потока. В первом случае волны — ке электромагнитные, корпускула заряжена, и электрон можно мыслить неподвижным. В случае света волны — электромагнитные, корпускула не заряжена, и свет— по существу явление динамическое, т. е мы не знаем, что такое неподвижная световая корпускула. Астрофизические данные по вопросу об источниках энергии ввеад и солнца приводят к предположению о том, что внутри светил должны происходить процессы превращения вещества в свет, т. е. корпускулярных лучей в Л. с. В настоящее время экспериментально установлено, что вблизи атомного ядра световые кванты, энергия к-рых )№ > 2 тс (т — масса электрона, с — скорость света), могут превращаться в пару электронов (электрон и позитрон). Формальное математич. толкование это явление находит в теории Дирака. [c.129]

Богатая цветовая гамма растительного и животного мира волшебные краски неба, радуги, восхода и захода солнца, эффекты тени, смены дня и ночи, притягательная сила огня и раскаленного металла, кшогоцветие орнаментов национальных одежд, посуды, витражей... Можно долго перечислять примеры нашего повседневного соприкосновения с миром оптических явлений, которое начинается с раннего детства. Это и неудивительно, так как зрение человека основано на закономерностях взаимодействия света с веществом. Оптические свойства твердых тел являются предметом пристального научного и технологического интереса на протяжении последних трех-четьфех столетий, хотя эти свойства широко использовались для решения определенных декоративных задач еще со времен ранних цивилизаций уже древние художники, создатели наскальных изображений, находили эффектные цветовые решения путем смешивания различных природных пигментов. Начиная с открытия Снеллиусом в 1621 г. закона преломления света оптическая спектроскопия прошла полный драматизма и внутренних противоречий путь развития. За исследованиями явлений отражения и преломления света последовал этап повышенного внимания к интерференции, дифракции и поляризации света, а затем пришло время для целенаправленного изучения поглощения, флюоресценции (люминесценции), рассеяния света и нелинейных оптических эффектов. Длительное соперничество между корпускулярной и волновой теориями света увенчалось компромиссом, основанным на кохщепции дуализма, и открытием законов квантовой механики и квантовой электродинамики. Создание лазерных источников и совершенствование методов детектирования электромагнитного излучения превратили спектроскопию в мощный метод исследования физических свойств твердого тела и протекающих в нем элементарных процессов. Более того, вряд ли можно представить сегодня наши познания о микромире без средств, которые обеспечиваются спектроскопией видимого, инфракрасного. [c.3]

Истолкование аберрации в волновых теориях света, даже в их электромагнитной форме, встретило большие трудности, пока эти теории оставались механистическими. Все они были неудовлет- [c.657]

Как и над всей физикой, над оптикой небо также представлялось совершенно ясным. Правда, в этом небе существовали два облака — некоторые проблемы, возникавшие в связи с исследованиями теплового излучения, а также экспериментально обнаруженные непонятные закономерности фотоэффекта. В преддверии нового века эти два облака особых опасений не вызывали тогда надеялись, что их удастся со временем благополучно развеять. Да и выглядели они не очень устрашающе на общем фоне достигнутых в оптике успехов. Идеи волновой оптики Юнга и Френеля, перенесенные на почву электромагнитной теории Максвелла, казалось, исчерпывающе объясняли почти все оптические явления. Природа света представлялась полностью разгаданной, тем более что такая таинственная сущность , как э )ир, оказывалась попросту ненужной. [c.35]

Если в XVIII Б. преобладали корпускулярные представления о природе света, то XIX в. можно считать веком волновой теории, которая получила свое развитие, начиная с работ Юнга и Френеля. В середине этого столетия Фарадеем была впервые установлена связь светового излучения с магнитными явлениями. Несколько позже (в 1865 г.) Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, вывел закон их распространения в пространстве и показал, что видимый [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...