Хвильова і квантова оптика - Реферат

Реферат на тему: «Хвильова і квантова оптика»Оптика - розділ фізики, в якому вивчається природа оптичного випромінювання (світла), його поширення та явища, що спостерігаються при взаємодії світла і речовини. Квантової оптикою називають розділ оптики, що займається вивченням явищ, в яких виявляються квантові властивості світла. До таких явищ належать: теплове випромінювання, фотоефект, ефект Комптона, ефект Рамана, фотохімічні процеси, вимушене випромінювання (і, відповідно, фізика лазерів) і ін Квантова оптика є більш загальною теорією, ніж класична оптика.Вважали, що з очей виходять особливі тонкі щупальця і що зорові враження виникають від ощупування ними предметів. Від джерела світла, наприклад від лампочки, світло поширюється в усі боки й падає на предмети навколо, спричиняючи, зокрема, їх нагрівання. Потрапляючи в око, світло спричиняє зорове відчуття - ми бачимо. Можна сказати, що під час поширення світла передається дія від одного тіла (джерела) до іншого (приймача). Взагалі ж одне тіло може діяти на інше двома різними способами: або перенесенням речовини від джерела до приймача, або ж зміною стану середовища між тілами (без перенесення речовини).Але таке явище, як дисперсія (залежність показника заломлення від довжини світлової хвилі), теорія Максвелла пояснити не змогла. Це було зроблено Х.Лоренц, який створив електронну теорію взаємодії світла з речовиною. Лоренц припустив, що електрони під дією електричного поля електромагнітної хвилі здійснюють вимушені коливання з частотою v, яка дорівнює частоті електромагнітної хвилі, а діелектрична проникність речовини залежить від частоти змін електромагнітного поля, отже, і n = f (v ). Однак при вивченні спектру випускання абсолютно чорного тіла, тобто тіла, яке поглинає всі падаючі на нього випромінювання будь-якої частоти, фізика не змогла в рамках електромагнітної теорії пояснити розподіл енергії по довжинах хвиль. 19.1), тобто відмінність між теорією та досвідом, було так значно, що його назвали «ультрафіолетової катастрофою» Електромагнітна теорія не могла також пояснити виникнення лінійчатих спектрів газів і закони фотоефекту.Кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а залежить лінійно від його частоти.Порція світлового випромінювання - квант світла - володіє корпускулярними властивостями і може розглядатися як елементарна частинка, звана фотоном. Світлові частинки - фотони - володіють енергією Фотон завжди рухається зі швидкістю світла, і немає ніякої системи відліку, в якій би він спочивав. Те, що фотон має імпульсом, експериментально підтверджується відкриттям світлового тиску. Якщо світло є монохроматичним, то все фотони мають однакові енергію і імпульс.Тиском світла називається тиск, який виробляють електромагнітні світлові хвилі, що падають на поверхню будь-якого тіла. Якщо, наприклад, електромагнітна хвиля падає на метал то під дією електричного поля хвилі з напруженістю E ? електрони поверхневого шару металу будуть рухатися в напрямку, протилежному вектору E ? Тиск р, чиниться хвилею на поверхню металу, можна розрахувати як відношення рівнодіючої сил Лоренца, діючих на вільні електрони в поверхневому шарі металу, до площі поверхні металу p =? nn =1 F ? Нехай світло падає перпендикулярно поверхні тіла і за 1 с на 1 м 2 поверхні падає N фотонів. (? pf )=2 pf =2 h? c .Тиск світла на поверхню буде дорівнює імпульсу, який передають за 1 с все N фотонів, що падають на 1 м 2 поверхні тіла.Хімічна дія світла проявляється в тому, що існує цілий ряд хімічних перетворень, що відбуваються тільки під дією світла. Хімічні реакції, що протікають під дією світла, називають фотохімічними. Фотохімічні реакції можуть протікати або по шляху синтезу (освіта під дією світла з молекул вихідних речовин більш складних молекул), або по шляху розкладання (освіта під дією світла простих молекул з більш складних). Фотохімічні реакції часто супроводжуються вторинними хімічними перетвореннями.На їх підставі пояснюється цілий ряд спостережуваних фізичних явищ - походження лінійчатих спектрів, фотоефект. Вони є підтвердженням хвильових властивостей світла.На перший погляд здається, що дві точки зору - хвильова і квантова - взаємно виключають одне одного. Наприклад, рухомі частинки (фотони) знаходяться в певних точках простору, а распространяющуюся хвилю потрібо розглядати як «розмазала» в просторі, і не можна говорити про перебування хвилі в деякій певній точці.Розвиток оптики, вся сукупність оптичних явищ показали, що властивості безперервності, характерні для електромагнітного поля світлової хвилі, не слід протиставляти властивостям дискретності, характерним для фотонів.Ньютон дотримувався так званої корпускулярної теорії світла, за якою світло - це потік частинок, що йдуть від джерела в усі боки (перенесення речовини). За уявленнями Гюйгенса, світло - це хвилі, що поширюються в особливому, гіпотетичному середовищі - ефірі, який заповнює увесь простір і проникає всередину всіх тіл. Обидві теорії тривалий час існували паралельно.

План

Введення

1. Розвиток поглядів на природу світла

2. Два способи передавання дії

3. Виникнення вчення про кванти. Фотоефект і його закони

4. Закони фотоефекту

5. Фотон, його енергія і імпульс

6. Тиск світла. Досліди П.Н. Лебедева

7. Хімічна дія світла та його застосування

8. Корпускулярно-хвильовий дуалізм

9.Корпускулярна і хвильова теорії світла

10. Геометрична і хвильова оптика

11. Лінзи - оптичний прилад

Використана література