Электромагнитная природа света. Электромагнитные явления

Сегодня мы:

Геометрическая оптика
Закон распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Преломление света — это изменение направления распространения света при переходе из одной среды в другую.
Отражение света — это явление возвращения света на границе раздела двух сред в первоначальную среду.
Но что же такое свет?

Эмпедокл
ок. 490 г. до н. э. — ок. 430 г. до н. э.
Φως είναι η κίνηση.
Свет есть движение.

Аристотель
384 г. до н. э. — 322 г. до н. э.
Φως - είναι απλά η παρουσία του κάτι στη φύση όλων. Τίποτα δεν πάει πουθενά.
Свет — это просто присутствие чего-то в природе и всё. Ничего никуда не движется.

Природа света
Корпускулярная
Волновая

Законы распространения света
Прямолинейное распространение света является следствием из закона инерции.
Закон распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Тень — это область пространства за непроницаемым предметом, куда не проникает свет.

Законы распространения света
Световой пучок — область пространства, в пределах которой распространяется свет.
Принцип независимости световых пучков: каждый световой пучок при взаимном пересечении ведёт себя самостоятельно, независимо от других пучков и не оказывает никакого влияния на другие пучки света.

Интерференция и дифракция света
Интерференция света — это явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков друг на друга.
Дифракция света — это явление огибания светом препятствий, соизмеримых с длиной волны.
Интерференция и дифракция присущи только волновым процессам.

Ж. Френель
1788—1827

Дж. Максвелл
1831—1879
Свет — это частный случай проявления электромагнитных волн, распространя-ющихся не только в веществе, но и в вакууме.
Теория электро-магнитного поля

Г. Герц
1857—1894
Опыт Герца, 1886 г.

Дж. Максвелл
1831—1879
Теория электро-магнитного поля
Электромагнитная волна — это процесс распространения пере-менного электромаг-нитного поля в про-странстве и времени со скоростью 3 ∙ 108 м/с.

Методы определения скорости света
1. Астрономический метод измерения скорости света.
О. Рёмер
1644—1710
2. Лабораторный метод измерения скорости света.
Астрономический метод был предложен в 1676 году.

Астрономический метод определения скорости света
О. Рёмер
1644—1710
1
2
2Rз
Орбита Земли
Орбита
Юпитера

Лабораторный метод определения скорости света
И. Физо
1644—1710

Лабораторный метод определения скорости света
И. Физо
1644—1710
Время движения света:
Время шага зубчатого колеса:
Тогда

Скорость света
Лабораторный метод определения скорости света:
Теоретический метод определения скорости света:
Астрономический метод определения скорости света:
Значит, свет — это электромагнитные волны.

П. Н. Лебедев
1866—1912
Схема опыта Лебедева по изучению давления света

Электромагнитная природа света
Свет — это электромагнитная волна определённого оптического диапазона, с длиной волны от 380 нм до 760 нм.
В конце XIX в. опять меняется представление о природе света.

Корпускулярная природа света
Явление фотоэффекта
Эффект Комптона

Атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями — квантами.
М. Планк
Корпускулярная природа света

Электромагнитные волны можно рассматривать как поток квантов излучения.

Природа света
Фотон — это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения, которая не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света.

Природа света
Корпускулярная
Волновая

Н. Бор
1885—1962
Принцип дополнительности:
для полного понимания природы света необходимо учитывать как волновые, так и корпускулярные свойства света.

Н. Бор
1885—1962
Но для объяснения какого-либо эксперимента следует использовать либо волновые, либо корпускулярные представления о природе света, но не те и другие одновременно.

Принцип дополнительности:
для полного понимания природы света необходимо учитывать как волновые, так и корпускулярные свойства света.
Н. Бор
Корпускулярно-волновой дуализм