Является ли свет волной или частицей?
Лучи света часто описываются как имеющие длину волны, но они также описываются как состоящие из частиц, называемых фотонами. Свет уникален тем, что его можно описать как волну, так и частицу. Однако по причинам, которые остаются неизвестными, вы никогда не сможете наблюдать свет одновременно и как волну, и как частицу. Вы всегда можете видеть это только как одно или другое. Как именно свет является одновременно волной и частицей?
Эксперимент с двумя щелями
Физики годами спорили о том, является ли свет частицей или волной. Исаак Ньютон утверждал, что свет состоит из частиц, в то время как другие выдающиеся ученые того времени утверждали, что свет - это волна. В 1801 году физик Томас Янг провел двухщелевой эксперимент, чтобы определить, является ли свет частицей или волной. Эксперимент с двумя щелями - один из самых известных экспериментов в истории науки, и он привел большинство ученых к выводу, что свет - это волна.
Эксперимент с двумя щелями довольно прост. Янг установил панель с двумя прорезями и поместил детектор за прорезями. Затем он направил луч света через двойную щель. Если бы свет на самом деле был волной, то луч света, проходящий через двойную щель, создавал бы картину, называемую волновой интерференцией. Интерференционная картина волн является результатом того факта, что волны имеют гребни и впадины. Сам узор, по-видимому, состоит из линий, разделяющих полосы света. Полосы света - это гребни волны, в то время как более темные линии - это впадины. Когда в 1801 году Томас Янг провел эксперимент с двумя щелями, луч света создал волновую интерференционную картину, и физики в основном пришли к выводу, что свет - это волна, а не частица.
Частицы и волны
Хотя после эксперимента с двумя щелями большинство ученых пришли к выводу, что свет - это волна, а не частица, история еще не закончилась. В начале 20-го века наше понимание Вселенной претерпело один из самых больших сдвигов в истории благодаря открытию квантовой механики. Открылась совершенно новая область физики, и новые теории начали пересматривать идею о том, что свет состоит из частиц.
В 1905 году Альберта Эйнштейн предложила фотоэлектрический эффект. По сути, эта модель объясняла, как лучи света могут вытеснять отдельные электроны на объектах. Например, когда луч света попадает на поверхность, энергия этого света может отбросить электроны от поверхности и испустить их. Однако, если бы свет на самом деле был волной, этого просто не могло бы произойти. Скорее всего, Эйнштейн обнаружил, что отдельные частицы света, которые он позже назвал фотонами, должны сталкиваться с электронами и вытеснять их. Эйнштейн обнаружил, что свет ведет себя одновременно и как волна, и как частица. Это открытие стало известно как корпускулярно-волновой дуализм.
Рассматривался ли свет и как то, и как другое?
Корпускулярно-волновой дуализм света - одна из самых странных особенностей нашей вселенной. Хотя свет рассматривался и как частица, и как волна, он никогда не рассматривался и как частица, и как волна одновременно. Каждый эксперимент, разработанный для того, чтобы попытаться увидеть и то, и другое, приводил к тому или иному. Независимо от того, как сильно стараются ученые, свет просто изменит свое поведение от волны или частицы в зависимости от эксперимента. Почему это так, остается одной из самых больших загадок современной физики.
