Гэрэл гэж юу вэ? Энэ асуулт бүх насны хүн төрөлхтний сонирхлыг татсаар ирсэн боловч манай эриний 20-р зуунд л энэ үзэгдлийн мөн чанарын талаар их зүйлийг тодруулах боломжтой болсон. Энэ нийтлэл нь гэрлийн корпускуляр онол, түүний давуу болон сул талуудад анхаарлаа хандуулах болно.
Эртний философчдоос Кристиан Гюйгенс, Исаак Ньютон хүртэл
Бидний цаг үе хүртэл хадгалагдан үлдсэн зарим баримтаас үзэхэд хүмүүс гэрлийн мөн чанарыг эртний Египет, эртний Грекээс сонирхож эхэлсэн байдаг. Эхлээд объектууд өөрсдийнхөө дүрсийг ялгаруулдаг гэж үздэг байв. Сүүлийнх нь хүний нүд рүү орж, объектын харагдахуйц сэтгэгдэл төрүүлдэг.
Тэгээд Грект гүн ухааны сэтгэлгээ үүсч байх үед хүн бүр нүднээсээ тодорхой хэмжээний туяа ялгаруулдаг, үүний ачаар объектыг "мэдэрч" чаддаг гэж үздэг Аристотелийн шинэ онол гарч ирэв.
Дундад зуун нь хэлэлцэж буй асуудалд тодорхой ойлголт авчирсангүй, шинэ ололт нь зөвхөн Сэргэн мандалт, шинжлэх ухаанд гарсан хувьсгалаар л гарч ирсэн. Ялангуяа 17-р зууны хоёрдугаар хагаст тэс өөр хоёр онол гарч ирсэн бөгөөд эдгээр онолуудгэрэлтэй холбоотой үзэгдлүүдийг тайлбарла. Бид Кристиан Гюйгенсийн долгионы онол, Исаак Ньютоны корпускулярын онолын тухай ярьж байна.
Долгионы онол зарим амжилтад хүрсэн хэдий ч хэд хэдэн чухал дутагдалтай байсан:
- хэн ч олж илрүүлээгүй эфирт гэрэл тархдаг гэдэгт итгэсэн;
- долгионы хөндлөн шинж чанар нь эфир нь хатуу орчин байх ёстой гэсэн үг юм.
Эдгээр дутагдалтай талуудыг харгалзан үзэж, мөн тухайн үеийн Ньютоны асар их эрх мэдлийг харгалзан бөөмс-корпускулын онолыг эрдэмтдийн хүрээнд санал нэгтэй хүлээн зөвшөөрсөн.
Гэрлийн корпускулын онолын мөн чанар
Ньютоны санаа бол аль болох энгийн: хэрэв бидний эргэн тойрон дахь бүх бие, үйл явц нь хязгаарлагдмал масстай биетүүд оролцдог сонгодог механикийн хуулиар тодорхойлогддог бол гэрэл ч мөн адил жижиг хэсгүүд буюу бөөмс юм. Тэд сансар огторгуйд тодорхой хурдтайгаар хөдөлдөг, хэрэв саад тотгор тулгарвал тэдгээр нь түүнээс тусдаг. Сүүлийнх нь, жишээлбэл, объект дээр сүүдэр байгааг тайлбарладаг. Гэрлийн талаарх эдгээр санаанууд 19-р зууны эхэн үе хүртэл буюу 150 орчим жил үргэлжилсэн.
Ломоносов 18-р зууны дунд үед Ньютоны корпускуляр онолыг "Математик химийн элементүүд" бүтээлдээ дүрсэлсэн хийн үйл ажиллагааг тайлбарлахдаа ашигласан нь сонирхолтой юм. Ломоносов хий нь биет бөөмсөөс тогтдог гэж үзсэн.
Ньютоны онол юу гэж тайлбарласан бэ?
Гэрлийн талаархи тоймтой санаанууд хийгдсэнмөн чанарыг нь ойлгох асар том алхам. Ньютоны корпускулын онол нь дараах үзэгдлийг тайлбарлаж чадсан:
- Нэг төрлийн орчинд гэрлийн шулуун шугаман тархалт. Үнэхээр ч хөдөлж буй гэрлийн биетэд гадны ямар ч хүч үйлчилдэггүй бол түүний төлөвийг сонгодог механикийн Ньютоны анхны хуулиар амжилттай дүрсэлсэн байдаг.
- Тусгалын үзэгдэл. Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийг цохиход корпускул нь туйлын уян харимхай мөргөлдөөнийг мэдэрдэг бөгөөд үүний үр дүнд түүний импульсийн модуль хадгалагдаж, өөрөө тусгалын өнцөгтэй тэнцүү өнцөгт тусдаг.
- Хугарлын үзэгдэл. Ньютон бага нягтаас (жишээлбэл, агаараас ус руу) илүү нягт орчинд нэвтрэн орох нь нягт орчны молекулуудын таталцлын улмаас корпускул хурдасдаг гэж үздэг. Энэ хурдатгал нь түүний зам мөрийг хэвийн хэмжээнд ойртуулахад хүргэдэг, өөрөөр хэлбэл хугарлын нөлөө ажиглагдаж байна.
- Цэцгийн оршихуй. Онол бүтээгч нь ажиглагдсан өнгө бүр өөрийн "өнгө" корпускултай тохирдог гэж үздэг.
Тодорхой онолын асуудлууд ба Гюйгенсийн санаа руу буцах
Гэрэлтэй холбоотой шинэ эффектүүд нээгдэх үед тэдгээр нь гарч эхэлсэн. Гол нь дифракц (цацраг ангархайгаар дамжин өнгөрөх гэрлийн шулуун тархалтаас хазайх) ба интерференц (Ньютоны цагирагийн үзэгдэл) юм. Гэрлийн эдгээр шинж чанарыг нээснээр 19-р зууны физикчид Гюйгенсийн бүтээлийг эргэн санаж эхэлсэн.
Мөн 19-р зуунд Фарадей, Ленц нар хувьсах цахилгаан (соронзон) талбайн шинж чанарыг судалж, мөнМаксвелл зохих тооцоог хийсэн. Үүний үр дүнд гэрэл нь цахилгаан соронзон хөндлөн долгион бөгөөд оршин тогтнохын тулд эфир шаарддаггүй, учир нь түүнийг үүсгэсэн талбарууд тархах явцад бие биенээ үүсгэдэг нь батлагдсан.
Гэрэлтэй холбоотой шинэ нээлтүүд болон Макс Планкийн санаа
Ньютоны корпускулярын онол аль хэдийн бүрэн булагдсан мэт санагдаж байсан ч 20-р зууны эхэн үед шинэ үр дүн гарч ирэв: гэрэл нь бодисоос электронуудыг "сугалж", бие махбодид дарамт учруулах чадвартай болох нь тогтоогджээ. тэдэн дээр унадаг. Хар биетийн үл ойлгогдох спектрийг нэмсэн эдгээр үзэгдлийг долгионы онол тайлбарлах чадваргүй болсон.
Шийдлийг Макс Планк олсон. Тэрээр гэрэл нь материйн атомуудтай жижиг хэсгүүдийн хэлбэрээр харилцан үйлчилдэг гэж санал болгосон бөгөөд үүнийг фотон гэж нэрлэсэн. Фотоны энергийг
томъёогоор тодорхойлж болно.
E=hv.
Үүнд v - фотоны давтамж, h - Планкийн тогтмол. Макс Планк энэхүү гэрлийн санааны ачаар квант механикийн хөгжлийн суурийг тавьсан.
Планкийн санааг ашиглан Альберт Эйнштейн 1905 онд фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийг тайлбарлаж, 1912 онд Нильс Бор атомын ялгаруулалт ба шингээлтийн спектрийн үндэслэлийг өгсөн бол Комптон 1922 онд одоо өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн эффектийг нээжээ. Түүнчлэн Эйнштейний боловсруулсан харьцангуйн онол нь гэрлийн цацрагийн шугаман тархалтаас хазайхад таталцлын үүргийг тайлбарласан.
Тиймээс 20-р зууны эхэн үеийн эдгээр эрдэмтдийн ажил нь Ньютоны тухай санааг сэргээсэн юм.17-р зууны гэрэл.
Гэрлийн корпускуляр долгионы онол
Гэрэл гэж юу вэ? Энэ нь бөөмс эсвэл долгион уу? Дунд болон агааргүй орон зайд тархах явцад гэрэл нь долгионы шинж чанарыг харуулдаг. Материтай харилцан үйлчлэлээ авч үзвэл энэ нь материаллаг бөөмс шиг ажилладаг. Иймээс одоогоор гэрлийн тухайд корпускул-долгионы онолын хүрээнд дүрсэлсэн түүний шинж чанарын хоёрдмол байдлын талаар ярих нь заншил болжээ.
Гэрлийн бөөмс - фотонд амарч байх үед цэнэг ч, масс ч байдаггүй. Үүний гол шинж чанар нь эрчим хүч (эсвэл дээрх илэрхийлэлд анхаарлаа хандуулбал ижил төстэй давтамж) юм. Фотон нь аливаа энгийн бөөмс (электрон, протон, нейтрон) шиг квант механик объект тул бөөмс шиг импульстэй байдаг боловч үүнийг нутагшуулах боломжгүй (яг координатыг тодорхойл). долгион.
