Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

22
Таким образом, учение о свете, совершив виток длительностью в
два столетия, вновь возвратилось к представлениям о световых части-
цах – корпускулах.
Но это не был механический возврат к корпускулярной теории
Ньютона. В начале XX века стало ясно, что свет обладает двойствен-
ной природой. При распространении света проявляются его волно-
вые свойства (интерференция, дифракция, поляризация), а при взаи-
модействии с веществом – корпускулярные (фотоэффект). Эта двой-
ственная природа света получила название корпускулярно-
волнового дуализма. Позже двойственная природа была открыта у
электронов и других элементарных частиц. Классическая физика не мо-
жет дать наглядной модели сочетания волновых и корпускулярных
свойств у микрообъектов. Движением микрообъектов управляют не за-
коны классической механики Ньютона, а законы квантовой механики.
Теория излучения абсолютно черного тела, развитая М. Планком, и
квантовая теория фотоэлектрического эффекта Эйнштейна лежат в ос-
новании этой современной науки.
1.3. Давление излучения
Если фотоны обладают импульсом, то свет, падающий на тело,
должен оказывать на него давление. Согласно квантовой теории, давле-
ние света на поверхность обусловлено тем, что каждый фотон при со-
ударении с поверхностью передает ей свой импульс.
Рассчитаем световое давление, оказываемое на поверхность тела
потоком монохроматического излучения (частота
ν
), падающего пер-
пендикулярно поверхности. Если в единицу времени на единицу пло-
щади поверхности тела падает N фотонов, то при коэффициенте отра-
жения
ρ
света от поверхности тела
ρ
N фотонов отразится, а (1-
ρ
)·N –
поглотится. Каждый поглощенный фотон передаст поверхности им-
пульс p
γ
=h·
ν
/c, а каждый отраженный – 2·p
γ
=2·h·
ν
/c (при отражении им-
пульс фотона изменяется на –p
γ
). Давление света на поверхность равно
импульсу, который передают поверхности в 1 с N фотонов
( ) ( ) ( )
2
1 1 1
e
E
h v h v N h v
p N N
c c c c
ρ ρ ρ ρ
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ + − ⋅ = ⋅ + = ⋅ +
(27),
N·h·
ν
= E
e
есть энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхно-
сти в единицу времени, то есть энергетическая освещенность поверхно-
сти, a E
e
/c = ω – объемная плотность энергии излучения. Поэтому дав-
ление, производимое светом при нормальном падении на поверхность,
( ) ( )
1 1
e
E
p w
c
ρ ρ
= ⋅ + = ⋅ +
(28).

Страницы