Що таке світло?

Кожен день ми бачимо денне світло. Але, що таке світло? Стародавні вчені вважали, що з очей людини, тварин та інших істот виходять особливі тонкі щупальця і ​​при обмацуванні ними предметів очей їх бачить. Більш правдоподібну гіпотезу про природу світла висунув 2500 років тому Піфагор. Він вважав, що кожен предмет постійно випускає на всі боки потоки дрібних частинок, які, потрапляючи в очі, викликають відчуття або світла, або обрисів предметів.

Кожен день ми бачимо денне світло. Але, що таке світло?

Навколо питання, що таке світло, виник по-справжньому науковий спір в 17 столітті між корпускулярної і хвильової теоріями природи світла. Перша пов’язана з ім’ям Ісаака Ньютона, а друга – Християна Гюйгенса.

Ньютон дотримувався нової теорії, згідно з якою світ – це потік частинок (корпускул), що йдуть від джерела в усі боки. Якщо на їх шляху трапляється очей, то останній відчуває ці частинки як світло.

Що ж таке світло згідно з уявленнями Гюйгенса? Це потік хвиль, що розподіляються в невідомій, гіпотетичному середовищі – ефірі, що заповнює всі навколо. Цей ефір проникає і всередину предметів – повітря, скла, води. Він заповнює всі величезне космічний простір між зірками, планетами та іншими небесними тілами.

Обидві ці теорії або гіпотези існували паралельно, і жодна з них не могла здобути вирішальної перемоги. Але, Ньютон зумів схилити більшість вчених на свою сторону. Відкритий ним закон інерції прекрасно пояснював прямолінійний політ “світлових” частинок рухом їх по інерції. Віддзеркалення світла від дзеркал цілком відповідало відскоку пружних куль при їх ударі об площину. Правда, Ньютон ніяк не міг пояснити, чому ці частки не стикаються в просторі, якщо промені світла перетинаються. Хвильова ж теорія прекрасно пояснювала це. Хвилі, хоча б на поверхні води, вільно проходять один крізь одного, не надаючи взаємний вплив.

Двоїсте становище в поглядах на природу світла тривало до 19 століття, коли, дані з теорії хвильових процесів, змусили вчених визнати, що світло поводиться як хвиля. Особливо постарався в цьому шотландський вчений Дж. К. Максвелл (1831-1879). Він довів, що світло – це електромагнітні коливання, які, до речі, прекрасно поширюються в пустоті, і не потрібно ніякого “ефіру”.

Але, хвильова теорія світла не могла пояснити, наприклад, фотографію, або фотоефект – здатності світла “виривати” з металу особливі невідомі тоді частинки – електрони.

Смертельний удар по електромагнітної хвильової теорії світла завдала в самому кінці 19 століття так звана “ультрафіолетова катастрофа”. Справа в тому, що згідно з цією теорією будь-яке тіло має постійно випромінювати в простір хвильову енергію, а отже, втрачати її і охолоджуватися. Причому аж до абсолютного нуля. А так як випромінюються всі частоти, включаючи дуже енергоємні – ультрафіолетові, то і катастрофа “глобального” охолодження всіх тіл була названа “ультрафіолетової”.

Але якщо цього в природі не відбувається, то, отже, хвильова електромагнітна природа світла безглузда. Вихід з “ультрафіолетового” глухого кута було знайдено німецьким фізиком Максом Планком (1858-1942). Він припустив, що енергія електромагнітного випромінювання виділяється не безперервно, а порціями, званими квантами. І виявилося, що при високих частотах (ультрафіолетовий діапазон) ці кванти настільки великі, і на їх створення витрачається така велика енергія, що на випромінювання її вже і не вистачає. Тому, при високих частотах енергія випромінювання практично дорівнює нулю, і ніяка “ультрафіолетова катастрофа” не загрожує.

Квантова гіпотеза прекрасно пояснювала і явище фотоефекту і хімічної дії світла, в тому числі і фотосинтез і багато іншого. Але виявилося, що ця гіпотеза не відкинула хвильову гіпотезу, а прекрасно з нею зжилася. Отриманий “симбіоз” двох гіпотез пояснював вже все властивості електромагнітного випромінювання, в тому числі і світла.

А практично вийшло наступне:

– при поширенні світло поводиться скоріше як хвиля, а при виникненні і поглинанні – скоріше як частка;

– при великих частотах головну роль відіграють квантові ( “корпускулярні”) властивості світла, а при малих – хвильові.

...
ПОДІЛИТИСЯ: