Частные вопросы курса физики. Александров В.Н - 187 стр.

                          ТЕМА 11
              КВАНТОВАЯ ОПТИКА И ФИЗИКА АТОМА

                        § 1 Квантовая оптика
           Развитие квантовых представлений о свете. Фотоны

    К середине XIX века волновая природа света считалась доказанной
окончательно. Ее подтверждали явления дифракции, интерференции и др.
Однако в рамках волновой теории света не удавалось объяснить
особенности излучения нагретых тел (тепловое излучение). Было
установлено, что тело, нагретое до температуры Т ≥ 1000 К, светится, т.е.
излучение его приходится и на видимый диапазон электромагнитных волн
(рис. 10.1). Для объяснения особенностей теплового излучения Планку в
1900 году пришлось отойти от классических представлений и
предположить, что излучение и поглощение света веществом происходит
не непрерывно, а конечными порциями, или квантами. Энергия кванта
пропорциональна частоте колебаний:
                                  Е = h·ν,                      (11.1)
где h – универсальная постоянная, впоследствии получившая название
постоянной Планка; h = 6,63∙10-34 Дж.с.
     Планк предполагал, что квантовые свойства света проявляются только
при взаимодействии света с веществом. Распространение же света в
пространстве происходит непрерывно и описывается классическими
уравнениями Максвелла. Однако Эйнштейн в 1905 году пришел к
представлению о том, что и при распространении в пространстве свет ведет
себя как совокупность частиц. Энергия каждой частицы определяется
формулой Планка (11.1). Эти частицы в дальнейшем получили название
квантов света, или фотонов.
     На фотоны нельзя смотреть как на обычные частицы (корпускулы),
аналогичные материальным точкам классической механики. Это видно хотя
бы из того, что фотонам свойственны явления интерференции и дифракции,
т.е. они обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами.
Такая особенность фотонов называется корпускулярно-волновым
дуализмом. Корпускулярно-волновой дуализм присущ не только фотонам,
но и всем частицам микромира (электронам, протонам и др.).
Корпускулярно-волновой дуализм невозможно истолковать в духе
классической физики, точно так же как человеческое воображение не в
состоянии создать образ, одновременно обладающий и свойствами
корпускулы, и свойствами волны. Природа богаче человеческого
воображения! Применительно к фотону корпускулярно-волновой дуализм
проявляется в том, что энергию его можно представить не только
соотношением (11.1), но и соотношением:


186