ФИТР БНТУ – Портал Студентов

Волновая оптика

Введение

Развитие представлений о природе света

Основные законы оптики известны еще с древних веков. Так, Платон (430 г. до н. э.) установил закон прямолинейного распространения и закон отражения света. Аристотель (350 г. до н. э.) и Птоломей изучали преломление света. Первые представления о природе света возникли у древних греков и египтян, которые в дальнейшем, по мере изобретения и усовершенствования различных оптических инструментов, например параболических зеркал (XIII в.), фотоаппарата и микроскопа (XVI в.), зрительной трубы (XVII в.), развивались и трансформировались. В конце XVII в. на основе многовекового опыта и развития представлений о свете возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и X. Гюйгенс).

Согласно карпускулярной теории, свет представляет собой поток частиц (карпускул), испускаемых светящими телами и летящими прямолинейно. Отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика, при ударе о плоскость, откуда

Преломление света Ньютон объяснял притяжением карпускул прелом-ляющей средой, в результате чего скорость карпускул меняется при пере-ходе из одной среды в другую. Откуда

Читать полностью »

Волновые свойства микрочастиц. 

   Двойственная корпускулярно-волновая природа частиц вещества, вынуждающая описывать микрочастицы с помощью как волновых, так и корпускулярных пред­ставлений, ставит вопрос о границах применимости понятий классической фи­зики для объектов микромира.

    В классической механике всякая частиц движется   по   определенной   траектории так что в любой момент времени точно фиксированы  ее  координата  и   импульс. Микрочастицы ввиду наличия у них волновых свойств существенно отличаются от классических  частиц.  Одно  из  основных различий заключается в том, что микро­частица не имеет траектории, и неправо­мерно говорить об точных одновременных значениях   ее   координаты   и   импульса. Это следует из корпускулярно-волнового дуализма. Так, понятие “длина волны в данной точке” лишёно физического смыс­ла, а поскольку импульс выражается через длину волны (см. (1.1)), то отсюда следует, что микрочастица с опре­деленным импульсом имеет полностью неопределенную координату. И наоборот, если микрочастица находится в состоянии с точным значением координаты, то ее импульс полностью неопределенен.

1.4. Корпускулярные и волновые свойства тел

     Теория относительности установила границы применимости ньютоновой механики со стороны больших скоростей. Другое ограничение, и притом не только ньютоновой, но и релятивистской механики, было получено в результате изучения микромира – мира атомов, молекул, электронов.

     При изучении микромира сначала применяли понятия и законы, введенные и установленные для макроскопических тел. Электрон, например, рассматривался как твердый или деформируемый шарик (модель частицы), по объему которого как-то распределен электрический заряд. Предполагалось, что поведение электрона управляется теми же законами механики и электродинамики, которые были экспериментально установлены для макроскопических электрически заряженных тел. Считалось, что все понятия и законы макроскопической физики применимы и имеют смысл для тел сколь угодно малых размеров и для сколь угодно малых промежутков времени и для понимания явлений микромира не требуется новых понятий и законов, помимо тех, которыми располагает макроскопическая физика. Микромир рассматривался просто как уменьшенная копия макромира. Такой подход к изучению явлений природы и теории, основанные на нем, называются классическими.

Читать полностью »