Вопрос 26.

Сущность электромагнитной теории Максвелла. Корпускулярно-волновые cв-ва света.

В 60-х годах XIX в. английский физик Максвелл развил теорию Фарадея об электромагнитном поле и создал теорию электромагнит­ного поля. Это была первая теория поля. Она касается только элек­трического и магнитного полей и весьма успешно объясняет многие электромагнитные явления.

Дж.Максвелл высказал гипотезу, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Согласно представлению Максвелла контур, в котором появляется ЭДС, играет второстепенную роль, являясь своего рода лишь "прибором", обнару­живающим это поле. Электрическое поле, возбуждаемое магнитным по­ит, как и само магнитное поле, является вихревым.

Согласно Максвеллу, если всякое переменное магнитное поле воз­буждает в пространстве вихревое электрическое поле, то должно су­ществовать обратное явление: всякое изменение электрического поля должно вызывать появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им маг­нитным; полем Максвелл ввел в рассмотрение так называемый ток смещения, обладающий способностью создавать в окружающем про­странстве магнитное поле. Ток смещения в вакууме не связан с дви­жением зарядов, а обусловливается только изменением электрического поля во времени и с тем возбуждает магнитное поле. Уравнения Максвелла - наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. В учении об электромагнетизме они играют такую же роль, как законы Ньютона в механике. Из уравнений 'Максвелла следует, что переменное магнит поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом - они образуют единое электромагнитное поле.

могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо движущим электрическими зарядами (электрическими токами), либо переменны электрическими полями. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных.

В стационарном случае, когда электрическое и магнитное поля изменяются во времени,

источниками электрического поля являют только электрические заряды, а источниками магнитного - тол] токи проводимости. В данном случае электрическое и магнитное пс независимы друг от друга, что и позволяет изучать отдельно поста ные электрические и магнитные поля. Было предсказано существование электромагнитных волн - переменного электромагнит поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью.

С=√εμ=n

ε-Диэлектрическая проникаемость

μ-Магнитная проникаемость

n- показатель преломления среды

Волновые свойства.

Современник Ньютона Гюйгенс не отвергал существования корпускул, но полагал, что они заполняют все пространство, а не излучаются светящимися предметами. Процесс распространения света он представлял как процесс передачи удара одной корпускулы о другую. Сторонники Гюйгенса высказывали мнение, что свет есть распро­страняющееся колебание в особой среде - "эфире", которым заполне­но все мировое пространство и который свободно проникает во все тела. Световое возбуждение от источника света передается эфиром во все стороны.

Так возникли первые волновые представления о природе света. Основную ценность начальной волновой теории света представляет принцип, первоначально сформулированный Гюйгенсом, а затем развитый Френелем.

Принцип Гюйгенса - Френеля утверждает, что каждая точка, до которой дошло световое возбуждение, в свою очередь становится центром вторичных волн и передает их во все стороны соседним гонкам.

Явление интерференции широко используется в приборах - ин­терферометрах, с помощью которых осуществляются различные точ­ные измерения и производится контроль чистоты обработки поверх­ности деталей, а также многие другие операции контроля.

Интерференция света заключается в том, что при взаимном на-ожении двух волн может происходить усиление или ослабление коле-тий. Принцип интерференции был открыт в 1801 г. англичанином Томасом Юнгом (1773- 1829), врачом по профессии.

Явление отклонения света от прямолинейного направления распространения называется дифракцией.

На явлении дифракции основаны многие оптические приборы. В частности, в кристаллографической аппаратуре используется дифракция рентгеновских лучей.

Зависимость скорости распространения света в среде от длины волны наз дисперсией света. Открыта Ньютоном.

Квантовые свойства света. Фотоэффект – явление испускания электронов веществом под воздействием электромагнитного излучения. Открыт в 1887 Герцом. Этот эффект не объяснялся ни электромагнитной теорией Максвелл, ни электронной теорией Лоренца. Объяснение было дано в 1905 году Эйнштейном на основании квантовых представлений. По теории Планка, свет распространяется дискретно, энергия которых зависит от частоты. Она объясняла тепловое излучение абсолютно черного тела и не была связана с понятием "эфира". Эйнштейн в 1905 году создал первую квантовую теорию света, в которой говорилось, что не только излучение, но и распространение света идет порциями – квантами света, или фотонами. Квантовые свойства электромагнитных волн наиболее полно проявляются при эффекте Комптона. При рассеянии монохроматического рентгеновского излучения веществом с легкими атомами в составе рассеянного излучения наблюдалось постороннее излучение с большей длиной волны.

Итого – свет представляет собой единство противоположных свойств – корпускулярного и волнового, единство дискретности и непрерывности.