Розвиток уявлень про природу світла

Проблемні питання

Перші уявлення про природу світла виникли ще в Стародавніх Греції та Єгипті

Деякі вчені давнини вважали, що з очей виходять тонкі щупальця, які обмацують предмети, внаслідок чого й виникають зорові відчуття

Демокрит уявляв світло як потік частинок

Що таке світло?

Як розвивалися уявлення про природу світла?

Світло

Світло – це електромагнітні хвилі, які сприймає око людини, тобто хвилі довжиною від 380 нм до 760 нм

Світло випромінюється внаслідок процесів, які відбуваються всередині атомів

Джерела світла – це фізичні тіла, атоми яких випромінюють світло

Штучні

Природні

Оптика

Розглядає світло як потік частинок – фотонів, що мають енергію, але не мають маси

Розглядає поширення, відбивання і заломлення світла, не пояснюючи природу світла

Оптика – це розділ фізики, який вивчає явища, пов'язані з поширенням електромагнітних хвиль видимого діапазону та з взаємодією цих хвиль із речовинами

Геометрична оптика

Хвильова оптика

Квантова оптика

Розглядає світло як електромагнітні хвилі певної частоти

Природа світла

Теорії, які пояснюють природу світла (кінець XVII ст.)

Корпускулярна

Хвильова

Ісаак Ньютон (1643-1727)

Крістіан Гюйґенс (1629-1695)

Корпускулярна теорія світла Ісака Ньютона

Відбивання світла

пояснюється пружним відбиванням корпускул від поверхні, на яку падає світло

Заломлення світла пояснюється зміною швидкості руху корпускул унаслідок їх притягання до частинок заломного середовища

Ісаак Ньютон (1643-1727)

Згідно з корпускулярною теорією Ісаака Ньютона:

Світло – це потік корпускул (частинок), що випромінюються світними тілами (рух світлових корпускул підпорядковується законам механіки)

Корпускулярна теорія світла Ісака Ньютона

Теорія кольору Ньютона: Біле світло є сумішшю різних кольорів, а предмети здаються кольоровими, оскільки певні складові білого кольору вони відбивають інтенсивніше за інші

Ісак Ньютон (1643-1727)

Корпускулярна теорія вела до хибних висновків:

Швидкість світла в середовищі є більшою, ніж у вакуумі

Не могла пояснити, чому світлові пучки, перетинаючись, не впливають один на одного

Хвильова теорія світла Крістіана Гюйґенса

Принцип Гюйґенса: кожна точка середовища, до якої дійшла хвиля, стає джерелом вторинної хвилі, а обвідна вторинних хвиль дає положення хвильового фронту в наступний момент часу

Крістіан Гюйґенс

(1629-1695)

Згідно із хвильовою теорією Крістіана Гюйґенса:

Світло – це поздовжні механічні хвилі, що поширюються у світовому ефірі

Хвильова теорія світла Крістіана Гюйґенса

Крістіан Гюйґенс

(1629-1695)

Обґрунтував принцип незалежності поширення світлових променів

Не зміг пояснити утворення кольорів

Обґрунтував явища відбивання і заломлення світла

Хвильова теорія світла Християна Гюйґенса

Огюст Френель

(1788-1827)

У 1801 р. на підставі хвильових уявлень дуже просто й наочно роз’яснив інтерференцію світла

Томас Юнг (1773-1829)

У 1818 розвинув

теорію дифракції й інтерференції світла, показавши при цьому, що ці явища є прямим наслідком хвильової природи світла

Вимірювання швидкості поширення світла

Оле Крістенсен Ремер (1644-1710)

Астрономічний метод визначення швидкості світла 1676 р.

Орбіта Землі

Орбіта

Юпітера

Вимірювання швидкості поширення світла

Арман Іпполіт Луї Фізо (1819-1896)

Експериментальний метод визначення швидкості світла 1849 р.

Час руху світла:

Час кроку зубчастого колеса:

Тоді

Електромагнітна теорія світла

Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879)

Згідно з електромагнітною теорією поля Джеймса Максвелла (60-і рр. XIX ст.)

Існують електромагнітні хвилі

Світло – це окремий випадок електромагнітних хвиль

Електромагнітна теорія світла, не могла пояснити:

Поглинання й випромінювання світла

Фотоефект

Квантова теорія світла

Макс Планк (1858-1947)

Згідно з квантовою теорією (початок XX ст.)

Світло випромінюється, поширюється та поглинається речовиною не безперервно, а скінченними порціями – квантами

Якими є сучасні уявлення про природу світла?

Сучасні уявлення про природу світла

Корпускулярно-хвильовий дуалізм – властивість природи, яка полягає в тому, що кожний окремий квант світла поводиться як частинка, а сукупність квантів поводиться як хвиля

Запитання для фронтального опитування

1. Що таке світло?

Які об’єкти його випромінюють?

2. Хто є засновником корпускулярної теорії світла? Які її основні положення?

3. Які оптичні явища не можна було описати на основі корпускулярної теорії світла?

Запитання для фронтального опитування

4. Хто є засновником хвильової теорії світла? Які її основні положення?

5. Чому дорівнює швидкість поширення світла? Як її було виміряно?

6. Які сучасні уявлення про природу світла?

У чому сутність корпускулярно-хвильового дуалізму?