Корпускулярно хвильовий дуалізм і природа світла

Світло довгий час залишався одним з головних об'єктів вивчення. Багато вчених прагнули пізнати його природу, але зробити це було складно через обмежених можливостей. Найпершою теорією, що намагалася пояснити природу світла, була хвильова теорія. Вона довгий час вважалася правильною і вірною, і не було ніяких передумов, щоб сформувався корпускулярно-хвильовий дуалізм. У той час у фізиці існувала думка, що світло за своєю природою - хвиля, а атоми та інші дрібні частинки володіли тільки корпускулярними властивостями.

Теорія починала руйнуватися, тому що не вдавалося пояснити будову атома. Резерфорд в результаті своїх дослідів зробив припущення, що ядро атома знаходиться в центрі, там же зосереджена основна маса, а електрони розподіляються по всьому об'єму, вільно заповнюючи простір. Але теорія не знайшла підтвердження, тому що згідно з розрахунками, подібна система не могла бути стійкою.

Передумови формування нової теорії

Пізніше було відкрито явище фотоефекту, який виходив за рамки класичної фізики, яка панувала в той час. Згодом саме фотоефект допоміг сформувати корпускулярно-хвильовий дуалізм, тому що це привело до необхідності створення квантової фізики. Її особливістю стало те, що частки отримували властивості, які були неможливі б, якщо розглядати їх у світлі принципів фізики класичною. Корпускулярно-хвильовий дуалізм став однією з перших теорій, що вивчаються у новому розділі фізики.

Суть фотоефекту полягала в тому, що звичайні речовини під впливом короткохвильового випромінювання випускають швидкі електрони. Головним розбіжністю з класичною фізикою став той факт, що енергія випускаються швидких електронів не залежала від інтенсивності випромінювання. Значення мало тільки властивості самої речовини, а також частота випромінювання. На той момент не вдавалося пояснити механізми вивільнення фотоелектронів на основі наявних даних.

Хвильова теорія представлялася стрункою і незаперечною. Відповідно до неї, енергія випромінювання рівномірно поширювалася в світловій хвилі. Коли вона потрапляє на електрон, вона повідомляє йому певну кількість енергії, відповідно, відповідно до цієї теорії, чим вище інтенсивність, тим більше енергія. Однак на ділі виходило все трохи інакше.

Розвиток ідеї дуалізму

Альберт Ейнштейн почав висловлювати ідеї про дискретної природу світла. Також почали розвиватися квантова теорія поля і концепції квантових полів, які допомогли сформувати корпускулярно-хвильовий дуалізм.

Суть полягає в тому, що на світ можуть впливати електромагнітні хвилі, отже, він має фізичні властивості потоку частинок - фотонів. Але при цьому в таких явищах, як дифракція і інтерференція світло демонструє явні властивості хвилі. Був проведений ряд дослідів, які доводять подвійність структури світла. Саме на їх основі був побудований корпускулярно-хвильовий дуалізм світла, тобто фотон проявляє корпускулярні властивості, але в ряді експериментів він мав чіткі прояв хвильових властивостей.

Потрібно розуміти, що подібні ідеї на даний момент представляють лише історичний інтерес. Корпускулярно-хвильовий дуалізм властивостей речовини сформувався як теорія в період, коли вивчення подібних властивостей тільки починалося, тоді ж були фактично засновані нові розділи фізики. Подібна теорія була спробою пояснити нові явища мовою класичної фізики.

Насправді, з точки зору квантової фізики подібні об'єкти не є частинками, принаймні, в класичному розумінні. Вони набувають певні властивості лише при наближенні. Втім, теорія дуалізму як і раніше використовується для пояснення певних принципів природи світла.