Материал: 37_Korpuskulyarnye_svoystva_sveta_Yavlenia_ikh_podtverzhdayuschie
Корпускулярные свойства света. Явления, их подтверждающие.
Ряд экспериментальных фактов свидетельствует, что кроме волновых свойств свету (электромагнитному излучению) присущи корпускулярные свойства. На это указывают явления внешнего и внутреннего фотоэффектов, эффект Комптона (упругое рассеяние света на свободных электронах, сопровождающееся увеличением длины световой волны), законы излучения абсолютно черного тела (в частности, спектр излучения) и др. Элементарная частица (квант) электромагнитного излучения называется фотоном.
Основные свойства фотона:
1) энергия (Е) и импульс (Р) фотона связаны
с частотой и волновым вектором (k)
эквивалентной плоской монохроматической
волны соотношениями:
Pфот =
k,
где
Дж·с – постоянная Планка;
2) масса покоя фотона равна нулю (экспериментально доказано, что у фотона, как элементарной частицы, масса покоя, по крайней мере, меньше 10^-21m0 где m0 – масса свободного электрона). Скорость фотона равна скорости света. Не существует системы отсчета, в которой фотон покоится;
3) фотон является электрически нейтральной частицей и не имеет электрического заряда;
4) спин фотона равен единице (в единицах постоянной Планка );
5) каждый фотон может находиться в некотором состоянии поляризации. Например, линейно поляризованное электромагнитное излучение можно рассматривать состоящим из фотонов, каждый из которых линейно поляризован в том же направлении.
Таким образом, с точки зрения квантовых представлений оптическое излучение можно рассматривать как фотонный коллектив, состоящий из фотонов, т.е. как газ, состоящий из частиц с энергией и импульсом. Принципиально важным моментом квантовой теории электромагнитного излучения (света) является то, что обмен энергией и импульсом между фотоном и атомной системой происходит путем рождения одних и исчезновения других квантов света. Это отличает фотонный газ от газа, состоящего из «обычных» частиц – электронов, атомов, молекул, ионов и др.
Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте и в эффекте Комптона.
Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света. В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект. Был открыт Герцем.
Эффект Комптона (Комптон-эффект) — явление изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами.