Nur nima? Bu savol barcha asrlarda insoniyatni qiziqtirgan, ammo bizning eramizning 20-asrida bu hodisaning tabiati haqida ko'p narsalarni oydinlashtirish mumkin edi. Ushbu maqola yorug'likning korpuskulyar nazariyasiga, uning afzalliklari va kamchiliklariga qaratiladi.
Qadimgi faylasuflardan Kristian Gyuygens va Isaak Nyutongacha
Bizning zamonamizgacha yetib kelgan ayrim dalillarga koʻra, odamlar yorugʻlik tabiatiga Qadimgi Misr va Qadimgi Yunonistonda qiziqa boshlagan. Avvaliga ob'ektlar o'zlarining tasvirlarini chiqaradi, deb ishonishgan. Ikkinchisi inson ko'ziga tushib, ob'ektlarning ko'rinadiganligi taassurotini yaratadi.
Keyin Yunonistonda falsafiy tafakkurning shakllanishi davrida Aristotelning yangi nazariyasi paydo boʻldi, u har bir inson koʻzdan maʼlum nurlar chiqaradi, shu tufayli u obʼyektlarni “sezishi” mumkinligiga ishongan.
O'rta asrlar ko'rib chiqilayotgan masalaga aniqlik keltirmadi, yangi yutuqlar faqat Uyg'onish va fandagi inqilob bilan keldi. Xususan, 17-asrning ikkinchi yarmida bir-biriga mutlaqo qarama-qarshi boʻlgan ikkita nazariya paydo boʻldi.yorug'lik bilan bog'liq hodisalarni tushuntiring. Gap Kristian Gyuygensning to'lqin nazariyasi va Isaak Nyutonning korpuskulyar nazariyasi haqida bormoqda.
Toʻlqin nazariyasining baʼzi muvaffaqiyatlariga qaramay, u hali ham bir qator muhim kamchiliklarga ega edi:
- yorugʻlik efirda tarqaladi, deb ishongan, uni hech kim kashf qilmagan;
- toʻlqinlarning koʻndalang tabiati efir qattiq muhit boʻlishi kerakligini anglatardi.
Mana shu kamchiliklarni inobatga olgan holda, shuningdek, Nyutonning oʻsha paytdagi ulkan vakolatini hisobga olgan holda, zarralar-korpuskulalar nazariyasi olimlar davrasida bir ovozdan qabul qilindi.
Yoruglikning korpuskulyar nazariyasining mohiyati
Nyutonning g’oyasi iloji boricha sodda: agar atrofimizdagi barcha jismlar va jarayonlar cheklangan massali jismlar ishtirok etadigan klassik mexanika qonunlari bilan tasvirlangan bo’lsa, yorug’lik ham kichik zarrachalar yoki tanachalardir. Ular kosmosda ma'lum tezlikda harakat qilishadi, agar ular to'siqga duch kelsa, ular undan aks etadi. Ikkinchisi, masalan, ob'ektda soyaning mavjudligini tushuntiradi. Yorug'lik haqidagi bu g'oyalar 19-asr boshlarigacha, ya'ni taxminan 150 yil davom etgan.
Qiziq jihati shundaki, Lomonosov 18-asr oʻrtalarida Nyuton korpuskulyar nazariyasidan foydalanib, gazlarning harakatini tushuntirish uchun oʻzining “Matematik kimyoning elementlari” asarida tasvirlangan. Lomonosov gazni korpuskulyar zarrachalardan tashkil topgan deb hisoblagan.
Nyuton nazariyasi nimani tushuntirdi?
Yorugʻlik haqidagi tasvirlangan fikrlar yaratilgantabiatini anglash yo‘lidagi ulkan qadamdir. Nyutonning korpuskullar nazariyasi quyidagi hodisalarni tushuntira oldi:
- Bir hil muhitda yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi. Haqiqatan ham, agar yorug'likning harakatlanuvchi korpuskulasiga tashqi kuchlar ta'sir etmasa, uning holati klassik mexanikaning birinchi Nyuton qonuni bilan muvaffaqiyatli tasvirlangan.
- Reflektsiya hodisasi. Ikki vosita orasidagi interfeysga tegib, korpuskula mutlaqo elastik to'qnashuvni boshdan kechiradi, buning natijasida uning impuls moduli saqlanib qoladi va o'zi tushish burchagiga teng burchakda aks etadi.
- Sinishi hodisasi. Nyuton zichroq muhitga kamroq zichroqdan (masalan, havodan suvga) kirib, korpuskula zich muhit molekulalarining tortilishi tufayli tezlashadi, deb hisoblagan. Bu tezlanish uning traektoriyasining normalga yaqinroq oʻzgarishiga olib keladi, yaʼni sinish effekti kuzatiladi.
- Gullarning mavjudligi. Nazariya yaratuvchisi har bir kuzatilgan rang o'zining "rang" korpuskulasiga mos keladi, deb hisoblagan.
Berilgan nazariyaning muammolari va Gyuygens g'oyasiga qaytish
Ular yorug'lik bilan bog'liq yangi effektlar kashf etilganda paydo bo'la boshladi. Ulardan asosiylari difraksiya (nur yoriqdan oʻtganda yorugʻlikning toʻgʻri chiziqli tarqalishidan ogʻish) va interferentsiya (Nyuton halqalari hodisasi). Yorug'likning bu xossalarining kashf etilishi bilan 19-asr fiziklari Gyuygensning ishini eslay boshladilar.
Xuddi shu 19-asrda Faraday va Lenz o'zgaruvchan elektr (magnit) maydonlarning xususiyatlarini o'rganib chiqdilar vaMaksvell tegishli hisob-kitoblarni amalga oshirdi. Natijada yorug'lik elektromagnit ko'ndalang to'lqin ekanligi isbotlandi, uning mavjudligi uchun efir kerak emas, chunki uni hosil qiluvchi maydonlar tarqalish jarayonida bir-birini hosil qiladi.
Yorugʻlik va Maks Plank gʻoyasi bilan bogʻliq yangi kashfiyotlar
Nyutonning korpuskulyar nazariyasi allaqachon butunlay ko'milganga o'xshaydi, ammo 20-asr boshida yangi natijalar paydo bo'ldi: ma'lum bo'lishicha, yorug'lik elektronlarni materiyadan "chiqarib tashlashi" va jismlarga bosim o'tkazishi mumkin. ularning ustiga tushadi. Qora jismning tushunarsiz spektri qo'shilgan bu hodisalarni to'lqin nazariyasi tushuntirishga ojiz bo'lib chiqdi.
Yechim Maks Plank tomonidan topilgan. U yorug'lik materiya atomlari bilan kichik qismlar shaklida o'zaro ta'sir qilishini taklif qildi va uni fotonlar deb atadi. Fotonning energiyasini formula bilan aniqlash mumkin:
E=hv.
Bu yerda v - foton chastotasi, h - Plank doimiysi. Maks Plank ushbu yorug'lik g'oyasi tufayli kvant mexanikasining rivojlanishiga asos soldi.
Plankning g'oyasidan foydalanib, Albert Eynshteyn 1905 yilda fotoeffekt hodisasini tushuntiradi, Nils Bor 1912 yilda atom emissiyasi va yutilish spektrlari uchun mantiqiy asoslarni beradi, Kompton esa 1922 yilda hozirgi vaqtda o'z nomini olgan effektni ochadi. Bundan tashqari, Eynshteyn tomonidan ishlab chiqilgan nisbiylik nazariyasi yorug'lik nurlarining chiziqli tarqalishidan og'ishda tortishishning rolini tushuntirdi.
Shunday qilib, 20-asr boshidagi bu olimlarning ishlari Nyutonning gʻoyalarini jonlantirdi.yorug'lik 17-asrda.
Yoruglikning korpuskulyar-toʻlqin nazariyasi
Nur nima? Bu zarrachami yoki to'lqinmi? Yorug'lik o'zining tarqalishi paytida, xoh muhitda, xoh havosiz bo'shliqda, yorug'lik to'lqin xossalarini namoyon qiladi. Uning materiya bilan o'zaro ta'siri hisobga olinsa, u o'zini moddiy zarracha kabi tutadi. Shuning uchun hozirgi vaqtda yorug'likka nisbatan uning korpuskulyar-to'lqin nazariyasi doirasida tasvirlangan xususiyatlarining dualizmi haqida gapirish odatiy holdir.
Yorug'lik zarrasi - foton tinch holatda na zaryadga, na massaga ega. Uning asosiy xarakteristikasi - energiya (yoki yuqoridagi iboraga e'tibor qaratsangiz, xuddi shu narsa bo'lgan chastota). Foton har qanday elementar zarracha (elektron, proton, neytron) kabi kvant mexanik ob'ektidir, shuning uchun u xuddi zarra kabi impulsga ega, lekin uni lokalizatsiya qilib bo'lmaydi (aniq koordinatalarini aniqlang), go'yo u to'lqin.
