Ответы на билеты по физике

⦁    Электромагнитная природа света. Когерентность, монохроматичность световых волн.
Свет - электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом. Нередко, под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра. Длины волн видимого света лежат в диапазоне от 380 до 780 нанометров, что соответствует частотам от 790 до 385 терагерц, соответственно. Первые представления о природе света возникли у древних греков и египтян. В конце XVII в. возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс). По корпускулярной теории, свет представляет собой поток частиц (корпускул) , испускаемых светящимися телами. Ньютон считал, что движение световых корпускул подчиняется законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика от плоскости. Преломление света объяснялось изменением скорости корпускул при переходе из одной среды в другую. Волновая теория рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам. В основу теории положен принцип Гюйгенса, согласно которому каждая точка, до которой доходит волна, становится центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Под волновым фронтом Гюйгенс понимал геометрическое место точек, до которых одновременно доходит волновое возмущение. Были объяснены законы отражения и преломления. К началу XVIII в. существовало два подхода к объяснению природы света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса. Обе теории объясняли прямолинейное распространение света, законы отражения и преломления. В начале XIX ст. ситуация изменилась. Корпускулярная теория была отвергнута и восторжествовала волновая теория: Т. Юнг и О. Френель исследовали интерференцию и дифракцию. Важное экспериментальное подтверждение волновой теории получено в 1851 г. , когда Ж. Фуко (и независимо от него А. Физо) измерил скорость распространения света в воде и получил значение υ < c. Хотя к середине XIX в. волновая теория была общепризнанна, вопрос о природе световых волн оставался открытым. В 60-е гг. XIX в. Максвеллом были установлены общие законы электромагнитного поля: свет – это электромагнитные волны. Подтверждением послужило совпадение скорости света в вакууме с электродинамической постоянной. Электромагнитная природа света получила признание после опытов Г. Герца по исследованию электромагнитных волн (1887–1888 гг.) . В начале XX в. после опытов П. Н. Лебедева по измерению светового давления (1901 г. ) она превратилась в установленный факт. Электромагнитная теория света позволила объяснить многие оптические явления: интерференцию, дифракцию, поляризацию и т. д. Однако, эта теория не завершила понимание природы света. Уже в начале XX в. выяснилось, что эта теория недостаточна для истолкования явлений атомного масштаба, возникающих при взаимодействии света с веществом. Для объяснения таких явлений, как излучение черного тела, фотоэффект, эффект Комптона и др. потребовалось введение квантовых представлений. Наука вновь вернулась к идее корпускул – световых квантов. Тот факт, что свет в одних опытах обнаруживает волновые свойства, а в других – корпускулярные, означает, что он имеет сложную двойственную природу, которую принято характеризовать термином корпускулярно-волновой дуализм.