Оптика природа света

Природа света

Понятно, что свет появляется, когда есть источник света – Солнце, лампа, костёр, свеча. Это знали и в древние времена, и первое, что приходит в голову, это то, что от источника света распространяются во все стороны какие то частицы, которые летят прямолинейно от источника, попадают на предметы, попадают в наши глаза, мы видим свет. То, что свет распространяется прямолинейно, следует из самых простых опытов – всем известно, что тела отбрасывают резкие тени.

Вплоть до начала 19-го века развитие оптики, то есть науки о свете основывалось именно на представлении о свете, как потоке прямолинейно летящих частиц. В частности именно такой точки зрения придерживался Ньютон. Однако ещё с 17-го века науке были известны опыты, когда закон прямолинейности нарушается. Было выяснено, что свет частично загибается за преграду, мимо которой он летит. Поэтому появилась другая теория – волновая теория света. Согласно этой теории свет это колебания среды, через которую он распространяется, то есть свет это волновое движение среды. Таким образом, свет – явление, аналогичное явлению звуковых волн в среде. Интересно, что Ломоносов пытался получить свет, возбуждая колебания струны.

После работ Максвелла было доказано, что никакой среды и не надо, так как свет это электромагнитные волны, которые могут распространяться и в пустоте. Получается, что Ньютон был не прав? Оказалось, что дело сложнее и что свет обладает одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами. Как это может быть? Примерная картина современных представлений о свете такова: свет излучается электронами, движущимися по каким то сложным орбитам в атомах. Таких орбит, вернее уровней энергии, соответствующих этим орбитам, имеется определённое количество. При переходах электрона с одной орбиты на другую и происходит излучение света в течение времени такого перехода. Соответственно длительность по времени световой электромагнитной волны ограничена. Значит, эта электромагнитная волна должна быть ограничена и в пространстве, то есть мы имеем так называемый волновой пакет, или цуг волн.

То есть, можно сказать, что свет излучается в виде волны, но одновременно это частица, так как волна ограничена в пространстве. Конечно это только примерная картина. Более точные представления о свете развиваются в разделе квантовая механика. Но суть остаётся и в рассмотренной простой картине – свет обладает одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами. Многочисленными опытами эта двойственная природа света подтверждается.