În ultima sută de ani, știința a făcut progrese mari în studierea structurii lumii noastre atât la nivel microscopic, cât și la nivel macroscopic. Descoperirile uimitoare aduse nouă de teoriile speciale și generale ale relativității și mecanicii cuantice încă entuziasmează mintea publicului. Cu toate acestea, orice persoană educată trebuie să înțeleagă cel puțin elementele de bază ale realizărilor științifice moderne. Unul dintre cele mai impresionante și importante puncte este dualitatea undă-particulă. Aceasta este o descoperire paradoxală, a cărei înțelegere este dincolo de atingerea percepției cotidiene intuitive.
Corpusculi și valuri
Dualismul a fost descoperit pentru prima dată în studiul luminii, care s-a comportat complet diferit în funcție de condiții. Pe de o parte, s-a dovedit că lumina este o undă electromagnetică optică. Pe de altă parte, există o particulă discretă (acțiunea chimică a luminii). Inițial, oamenii de știință credeau că aceste două idei se exclud reciproc. Cu toate acestea, numeroase experimente au arătat că nu este cazul. Treptat, realitatea unui astfel de concept precum dualitatea undă-particulă a devenit obișnuită. Acest concept oferă baza studierii comportamentului obiectelor cuantice complexe care nu sunt nici unde, nici particule, ci doar dobândesc proprietățile acestora din urmă sau ale primei în funcție de anumite condiții.
Experiment cu dublă fantă
Difracția fotonului este o demonstrație clară a dualismului. Detectorul de particule încărcate este o placă fotografică sau un ecran fluorescent. Fiecare foton individual a fost marcat de iluminare sau de un flash spot. Combinația de astfel de semne a dat un model de interferență - alternarea dungilor slab și puternic iluminate, care este o caracteristică a difracției undelor. Acest lucru este explicat printr-un astfel de concept precum dualitatea undă-particulă. Celebrul fizician și laureat al Nobel Richard Feynman a spus că materia se comportă la scară mică în așa fel încât este imposibil să simți „naturalitatea” comportamentului cuantic.
Dualism universal
Cu toate acestea, această experiență este valabilă nu numai pentru fotoni. S-a dovedit că dualismul este o proprietate a întregii materie și este universal. Heisenberg a susținut că materia există alternativ sub ambele forme. Astăzi s-a dovedit absolut că ambele proprietăți apar complet simultan.
Unda corpusculară
Cum putem explica acest comportament al materiei? Unda care este inerentă corpusculilor (particulelor) se numește val de Broglie, numită după tânărul om de știință aristocratic care a propus o soluție la această problemă. Este în general acceptat că ecuațiile lui de Broglie descriu o funcție de undă, care, la pătrat, determină doar probabilitatea ca o particulă să se afle în diferite puncte ale spațiului în momente diferite. Mai simplu spus, valul de Broglie este o probabilitate. Astfel, s-a stabilit egalitatea între conceptul matematic (probabilitatea) și procesul real.
Câmp cuantic
Ce sunt corpusculii materiei? În mare, acestea sunt cuante de câmpuri de undă. Un foton este un cuantum al unui câmp electromagnetic, un pozitron și un electron sunt un câmp electron-pozitron, un mezon este un cuantum al unui câmp mezon și așa mai departe. Interacțiunea dintre câmpurile de undă se explică prin schimbul anumitor particule intermediare între ele, de exemplu, în timpul interacțiunii electromagnetice are loc un schimb de fotoni. De aici rezultă direct o altă confirmare că procesele ondulatorii descrise de de Broglie sunt fenomene fizice absolut reale. Și dualismul particule-undă nu acționează ca o „proprietate ascunsă misterioasă” care caracterizează capacitatea particulelor de a se „reîncarna”. Demonstrează clar două acțiuni interdependente - mișcarea unui obiect și procesul ondulatoriu asociat cu acesta.
Efect de tunel
Dualitatea undă-particulă a luminii este asociată cu multe alte fenomene interesante. Direcția de acțiune a undei de Broglie apare în timpul așa-numitului efect de tunel, adică atunci când fotonii pătrund prin bariera energetică. Acest fenomen este cauzat de impulsul particulei care depășește valoarea medie în momentul antinodului undei. Tunnelarea a făcut posibilă dezvoltarea multor dispozitive electronice.
Interferența cuantelor de lumină
Știința modernă vorbește despre interferența fotonilor în același mod misterios ca și despre interferența electronilor. Se pare că un foton, care este o particulă indivizibilă, poate trece simultan de-a lungul oricărei căi deschise pentru sine și poate interfera cu el însuși. Dacă luăm în considerare că dualitatea undă-particulă a proprietăților materiei și fotonului este o undă care acoperă multe elemente structurale, atunci divizibilitatea sa nu este exclusă. Acest lucru contrazice vederile anterioare ale particulei ca o formațiune elementară indivizibilă. Posedând o anumită masă de mișcare, fotonul formează o undă longitudinală asociată cu această mișcare, care precede particula însăși, deoarece viteza undei longitudinale este mai mare decât cea a undei electromagnetice transversale. Prin urmare, există două explicații pentru interferența unui foton cu el însuși: particula este împărțită în două componente, care interferează una cu cealaltă; Unda de fotoni se deplasează pe două căi și formează un model de interferență. S-a descoperit experimental că un model de interferență este, de asemenea, creat atunci când particulele-fotonii unice încărcate sunt trecuți pe rând prin interferometru. Acest lucru confirmă teza că fiecare foton individual interferează cu el însuși. Acest lucru se vede mai ales clar când se ține cont de faptul că lumina (nici coerentă, nici monocromatică) este o colecție de fotoni care sunt emiși de atomi în procese interconectate și aleatorii.
Ce este lumina?
O undă luminoasă este un câmp electromagnetic nelocalizat care este distribuit în spațiu. Câmpul electromagnetic al unei unde are o densitate volumetrică de energie care este proporțională cu pătratul amplitudinii. Aceasta înseamnă că densitatea de energie se poate modifica cu orice cantitate, adică este continuă. Pe de o parte, lumina este un flux de cuante și fotoni (corpusculi), care, datorită universalității unui astfel de fenomen precum dualitatea particule-undă, reprezintă proprietățile unei unde electromagnetice. De exemplu, în fenomenele de interferență și difracție și scale, lumina prezintă în mod clar caracteristicile unei unde. De exemplu, un singur foton, așa cum este descris mai sus, care trece printr-o fantă dublă creează un model de interferență. Cu ajutorul experimentelor, s-a dovedit că un singur foton nu este un impuls electromagnetic. Nu poate fi împărțit în grinzi cu separatoare de fascicule, așa cum au arătat fizicienii francezi Aspe, Roger și Grangier.
Lumina are și proprietăți corpusculare, care se manifestă prin efectul Compton și efectul fotoelectric. Un foton se poate comporta ca o particulă care este absorbită în întregime de obiecte ale căror dimensiuni sunt mult mai mici decât lungimea de undă (de exemplu, un nucleu atomic). În unele cazuri, fotonii pot fi considerați în general obiecte punctuale. Nu are nicio diferență față de poziția în care considerăm proprietățile luminii. În domeniul viziunii în culori, un flux de lumină poate acționa atât ca undă, cât și ca particule-foton ca cuantum de energie. Un punct focalizat pe un fotoreceptor retinian, cum ar fi membrana conului, poate permite ochiului să formeze propria sa valoare filtrată ca principalele raze spectrale de lumină și să le trimită în lungimi de undă. Conform valorilor energiei cuantice, în creier punctul obiect va fi tradus într-o senzație de culoare (imagine optică focalizată).
În 1900, a fost publicată lucrarea lui M. Planck, dedicată problemei radiației termice a corpurilor. M. Planck a modelat materia ca un set de oscilatoare armonice de diferite frecvențe. Presupunând că radiația nu are loc continuu, ci în porțiuni - cuante, el a obținut o formulă de distribuție a energiei pe spectrul radiației termice, care a fost în acord cu datele experimentale.
unde h este constanta lui Planck, k este constanta lui Boltzmann, T este temperatura, ν este frecvența radiației.
Astfel, pentru prima dată în fizică, a apărut o nouă constantă fundamentală - constanta lui Planck. Ipoteza lui Planck despre natura cuantică a radiației termice contrazice fundamentele fizicii clasice și a arătat limitele aplicabilității acesteia.
Cinci ani mai târziu, A. Einstein, generalizând ideea lui M. Planck, a arătat că cuantizarea este o proprietate generală a radiației electromagnetice. Potrivit lui Einstein, radiația electromagnetică este formată din cuante, numite mai târziu fotoni. Fiecare foton are o anumită energie și impuls:
E = hν , = (h/λ ),
unde λ și ν sunt lungimea de undă și frecvența fotonului și este vectorul unitar în direcția de propagare a undei.
Ideea cuantizării radiației electromagnetice a făcut posibilă explicarea legilor efectului fotoelectric, studiate experimental de G. Hertz și A. Stoletov. Pe baza teoriei cuantice, A. Compton a explicat în 1922 fenomenul de împrăștiere elastică a radiației electromagnetice de către electroni liberi, însoțit de o creștere a lungimii de undă a luminii. Descoperirea naturii duale a radiației electromagnetice - dualitatea undă-particulă - a avut un impact semnificativ asupra dezvoltării fizicii cuantice și a explicației naturii materiei.
În 1924, Louis de Broglie a prezentat o ipoteză despre universalitatea dualității undă-particulă. Conform acestei ipoteze, nu numai fotonii, ci și orice alte particule de materie, împreună cu cele corpusculare, au și proprietăți de undă. Relațiile care leagă proprietățile corpusculare și de undă ale particulelor sunt aceleași cu cele care au fost stabilite mai devreme pentru fotoni
E = h = ω , = , |p| = h/λ /,
unde h = 2π, ω = 2πν, = 2π este lungimea de undă (de Broglie) care poate fi comparată cu particula. Vectorul de undă este orientat în direcția mișcării particulelor. Experimentele directe care confirmă ideea dualității particule-undă a particulelor au fost experimente efectuate în 1927 de K. Davisson și L. Germer privind difracția electronilor pe un singur cristal de nichel. Ulterior, a fost observată difracția altor microparticule. Metoda de difracție a particulelor este utilizată în prezent pe scară largă în studiul structurii și proprietăților materiei.
Confirmarea experimentală a ideii de dualitate val-particulă a condus la o revizuire a ideilor obișnuite despre mișcarea particulelor și metoda de descriere a particulelor. Punctele materiale clasice se caracterizează prin mișcare de-a lungul anumitor traiectorii, astfel încât coordonatele și momentele lor sunt cunoscute cu precizie în orice moment în timp. Pentru particulele cuantice, această afirmație este inacceptabilă, deoarece pentru o particulă cuantică impulsul particulei este legat de lungimea de undă a acesteia, iar vorbirea despre lungimea de undă într-un anumit punct din spațiu este lipsită de sens. Prin urmare, pentru o particulă cuantică este imposibil să se determine simultan cu exactitate valorile coordonatelor și ale impulsului. Dacă o particulă ocupă o poziție precis definită în spațiu, atunci impulsul său este complet incert și invers, o particulă cu un anumit impuls are o coordonată complet incertă. Incertitudinea în valoarea coordonatei particulei Δ x și incertitudinea în valoarea componentei momentului particulei Δ p x sunt legate de relația de incertitudine stabilită
Proprietățile valurilor. Un contemporan al lui Isaac Newton, fizicianul olandez Christiaan Huygens, nu a respins existența corpusculilor, ci a crezut că aceștia nu sunt emiși de corpurile luminoase, ci umplu tot spațiul. Huygens a prezentat procesul de propagare a luminii nu ca o mișcare de translație, ci ca un proces secvenţial de transfer al impactului unui corpuscul la altul.
Susținătorii lui Huygens și-au exprimat opinia că lumina este o vibrație care se propagă într-un mediu special - „eterul”, care umple tot spațiul cosmic și care pătrunde liber în toate corpurile. Excitația luminii de la o sursă de lumină este transmisă de eter în toate direcțiile.
Așa au apărut primele idei despre natura luminii. Valoarea principală a teoriei ondulatorii inițiale a luminii este principiul formulat inițial de Huygens și apoi dezvoltat de Fresnel. Principiul Huygens-Fresnel afirmă că fiecare mugure care a primit excitație luminoasă, la rândul său, devine centrul undelor secundare și le transmite în toate direcțiile mugurilor vecini.
Proprietățile ondulatorii ale luminii se manifestă cel mai clar în fenomenele de interferență și difracție.
Interferența luminii constă în faptul că atunci când două valuri sunt prezente reciproc, vibrațiile pot fi întărite sau slăbite. Principiul interferenței a fost descoperit în 1801 de englezul Thomas Young (1773-1829), medic de profesie. Jung a efectuat experimentul acum clasic cu două găuri. Două găuri distanțate apropiate au fost străpunse pe ecran cu vârful unui știft, care au fost iluminate de lumina soarelui dintr-o mică gaură din fereastra cu perdele. În loc de două tonuri strălucitoare, în spatele ecranului s-a observat o serie de inele întunecate și deschise alternante.
O condiție necesară pentru observarea modelului de interferență este coerența undei (apariția coordonată a proceselor oscilatorii sau ondulatorii).
Fenomenul de interferență este utilizat pe scară largă în dispozitive - interferometre, cu ajutorul cărora se efectuează diverse măsurători precise și se monitorizează curățenia tratării suprafeței pieselor, precum și multe alte operațiuni de control.
În 1818, Fresnel a prezentat o lucrare extinsă despre difracția luminii la un concurs la Academia de Științe din Paris. Având în vedere acest raport, A. Poisson (1781-1840) a ajuns la concluzia că, conform teoriei propuse de Fresnel, în anumite condiții, în centrul modelului de difracție de la un obstacol rotund opac pe calea luminii ar trebui să existe un punct de lumină, nu o umbră. A fost o concluzie uluitoare. D. F. Arago (1786-1853) a efectuat imediat un experiment, iar calculele lui Poisson au fost confirmate. Astfel, concluzia făcută de Poisson, care era în exterior în contradicție cu teoria lui Fresnel, s-a transformat, cu ajutorul experimentului lui Arago, într-una dintre dovezile validității acestuia și, de asemenea, a pus bazele recunoașterii naturii ondulatorii a luminii.
Fenomenul de abatere a luminii de la direcția rectilinie de propagare se numește difracție.
Multe instrumente optice se bazează pe fenomenul de difracție. În special, difracția cu raze X este utilizată în echipamentele cristalografice.
Natura ondulatorie a luminii și natura transversală a undelor luminoase este, de asemenea, dovedită de fenomen polarizare. Esența polarizării este demonstrată clar printr-un experiment simplu: atunci când lumina trece prin două cristale transparente, intensitatea acesteia depinde de orientarea relativă a cristalelor. Cu aceeași orientare, lumina trece fără atenuare. Când unul dintre cristale este rotit cu 90°, lumina este complet stinsă, adică. nu trece prin cristale.
Natura ondulatorie a luminii este confirmată și de fenomenul de dispersie a luminii. Un fascicul paralel îngust de lumină albă, când trece printr-o prismă de sticlă, este descompus în fascicule de lumină de diferite culori. Banda colorată se numește spectru continuu. Dependența vitezei de propagare a luminii într-un mediu de lungimea de undă se numește dispersie a luminii. Dispersia a fost descoperită de I. Newton.
Descompunerea luminii albe se explică prin faptul că aceasta constă din unde electromagnetice cu lungimi de undă diferite iar indicele de refracție depinde de lungimea de undă. Cea mai mare valoare a indicelui de refracție este pentru lumina cu cea mai scurtă lungime de undă - violet, iar cea mai mică pentru lumina cu cea mai lungă lungime de undă - roșu. Experimentele au arătat că în vid viteza luminii este aceeași pentru lumina de orice lungime de undă.
Studiul fenomenelor de difracție, interferență, polarizare și dispersie a luminii a condus la stabilirea teoriei ondulatorii a luminii.
Proprietățile cuantice ale luminii.În 1887, G. Hertz, la iluminarea unei plăci de zinc conectată la o tijă de electrometru, a descoperit fenomenul efectului fotoelectric. Dacă o sarcină pozitivă este transferată pe placă și tijă, atunci electrometrul nu se descarcă atunci când placa este iluminată. Prin conferirea unei sarcini electrice negative plăcii, electrometrul se descarcă de îndată ce radiația lovește placa. Acest experiment demonstrează că sarcinile centrice negative sunt ejectate de pe suprafața unei plăci de metal sub influența luminii. Măsurarea sarcinii și masei particulelor ejectate de lumină a arătat că aceste particule erau electroni. Fenomenul de emisie de electroni de către o substanță sub influența radiației electromagnetice se numește efect fotoelectric.
Modelele cantitative ale efectului fotoelectric au fost stabilite în 1888-1889. Fizicianul rus A.G. Stoletov (1839-1896).
Nu a fost posibil să se explice legile de bază ale efectului fotoelectric pe baza teoriei electromagnetice a luminii. Teoria electromagnetică a luminii nu a putut explica independența energiei fotoelectronilor față de intensitatea radiației luminoase, existența limitei roșii a efectului fotoelectric, proporționalitatea energiei cinetice a fotoelectronilor cu frecvența luminii.
Teoria electromagnetică a lui Maxwell și teoria electronică a lui Lorentz, în ciuda succeselor lor enorme, erau oarecum contradictorii și s-au întâmpinat o serie de dificultăți în aplicarea lor. Ambele teorii s-au bazat pe ipoteza eterului, doar „eterul elastic” a fost înlocuit cu „eterul electromagnetic” (teoria lui Maxwell) sau „eterul fix” (teoria lui Lorentz). Teoria lui Maxwell nu a putut explica procesele de emisie și absorbție a luminii, efectul fotoelectric, împrăștierea Compton etc. Teoria lui Lorentz, la rândul său, nu a putut explica multe fenomene asociate cu interacțiunea luminii cu materia, în special problema distribuției. de energie pe lungimi de undă în timpul radiației termice a corpului absolut negru.
Dificultățile și contradicțiile enumerate au fost depășite grație ipotezei îndrăznețe exprimată în 1900 de fizicianul german M. Planck, potrivit căreia Emisia de lumină nu are loc continuu, ci discret, adică în anumite porțiuni (cuante), a căror energie este determinată de frecvența n:
Unde h- Constanta lui Planck.
Teoria lui Planck nu are nevoie de conceptul de eter. Ea a explicat radiația termică a corpului negru.
A. Einstein creat în 1905 teoria cuantică a luminii: nu numai emisia de lumină, ci și propagarea acesteia are loc sub formă fluxul de quante de lumină - fotoni, a cărei energie este determinată de formula Planck de mai sus și impulsul
unde l este lungimea de undă.
Proprietățile cuantice ale undelor electromagnetice se manifestă cel mai pe deplin în Efectul Compton: Când radiația monocromatică de raze X este împrăștiată de o substanță cu atomi de lumină în radiația împrăștiată, împreună cu radiația caracterizată de lungimea de undă inițială, se observă radiația cu o lungime de undă mai mare.
Ideile cuantice despre lumină sunt în acord cu legile radiației și absorbției luminii, legile interacțiunii, radiația cu materia. Fenomenele bine studiate, cum ar fi interferența, difracția și polarizarea luminii sunt bine explicate în termeni de concepte de undă. Întreaga varietate de proprietăți studiate și legile de propagare a luminii, interacțiunea ei cu materia arată că lumina are o natură complexă: este o unitate de proprietăți opuse - corpusculară (cuantică) și undă (electromagnetică). Un drum lung de dezvoltare a dus la idei moderne despre natura corpusculară duală a luminii. Expresiile de mai sus conectează caracteristicile corpusculare ale radiației - masa și energia cuantumului - cu caracteristicile undei - frecvența de oscilație și lungimea de undă. Prin urmare, lumina reprezintă unitatea discretității și continuității.
Întrebări de autotest
Întrebarea 1. Numiți cea mai importantă sarcină a științei naturii.
1. educativ
2. ideologic
3. teleologice
4. crearea unui tablou din știința naturii a lumii
Întrebarea 2. Numiți cele mai generale și importante concepte fundamentale ale descrierii fizice a naturii.
1. materie
2. mişcare
3. spațiu
Întrebarea 3. Numiți o categorie filozofică pentru a desemna realitatea obiectivă, care este reflectată de senzațiile noastre, existând independent de acestea.
1. constiinta
2. afişaj
3. materie
30.12.2015. 14:00
Mulți care încep să învețe fizica atât în școală, cât și în învățământul superior, mai devreme sau mai târziu se confruntă cu întrebări legate de lumină. În primul rând, ceea ce nu îmi place cel mai mult la fizica pe care o știm astăzi. Așadar, aceasta este interpretarea unor concepte, cu o expresie facială absolut calmă și fără atenție la alte fenomene și efecte. Adică cu ajutorul unor legi sau reguli încearcă să explice anumite fenomene, dar în același timp încearcă să nu sesizeze efecte care contrazic această explicație. Acesta este deja un fel de regulă pentru interpretarea - Ei bine, ce zici de asta și asta? Dragă, ascultă, vorbim despre altceva acum, doar nu fi atent. La urma urmei, în cadrul acestei întrebări, totul bate? Ei bine, e frumos.
Următoarea „Pisica lui Schrödinger” pentru orice cunoaștere este PWD (dualism particule-undă). Când starea unui foton (particulă de lumină) sau a unui electron poate fi descrisă atât prin efecte de undă, cât și corpusculare (particule). În ceea ce privește fenomenele care indică proprietățile undei ale materiei, totul este mai mult sau mai puțin clar, cu excepția unui singur lucru - mediul în care este transmisă aceeași undă. Dar în ceea ce privește proprietățile corpusculare și în special prezența unor astfel de „particule” de lumină precum fotonii, am multe îndoieli.
De unde au știut oamenii că lumina are o natură ondulatorie? Ei bine, acest lucru a fost facilitat de efectele deschise și experimentele cu lumina zilei. De exemplu, un astfel de concept precum spectrul luminii (spectrul vizibil al luminii) unde, în funcție de lungimea de undă și, în consecință, de frecvență, culoarea spectrului se schimbă de la roșu la violet, ceea ce vedem cu ochii noștri imperfecți. Tot ceea ce este în spatele și în fața lui aparține radiațiilor infraroșii, radio, ultraviolete, gamma și așa mai departe.
Observați cum imaginea de mai sus arată spectrul radiațiilor electromagnetice. În funcție de frecvența undei unei manifestări electromagnetice, poate fi fie radiație gamma, fie lumină vizibilă și nu numai, de exemplu, poate fi chiar și o undă radio. Dar ceea ce este cel mai surprinzător în toate acestea este că numai spectrului vizibil al luminii, atât de nesemnificativ în întregul interval de frecvență, dintr-un motiv oarecare, BRUT și numai exclusiv, i se atribuie proprietățile particulelor - fotoni. Din anumite motive, numai spectrul vizibil prezintă proprietăți corpusculare. Nu veți auzi niciodată despre proprietățile corpusculare ale undelor radio sau, să zicem, radiațiile gamma; aceste vibrații nu prezintă proprietăți corpusculare. Conceptul de „cuantum gamma” este aplicat doar parțial radiațiilor gamma, dar vom vorbi despre asta mai târziu.
Și ce fenomene sau efecte reale confirmă prezența, chiar dacă doar a spectrului vizibil al luminii, a proprietăților corpusculare? Și de aici începe cel mai uimitor lucru.
Potrivit științei oficiale, proprietățile corpusculare ale luminii sunt confirmate de două efecte binecunoscute. Pentru descoperirea și explicarea acestor efecte, premiile Nobel pentru fizică au fost acordate lui Albert Einstein (efect foto) și Arthur Compton (efect Compton). Este demn de remarcat întrebarea - de ce efectul foto nu este numit după Albert Einstein, deoarece pentru aceasta a primit Premiul Nobel? Și totul este foarte simplu, acest efect a fost descoperit nu de el, ci de un alt om de știință talentat (Alexandre Becquerel 1839), Einstein a explicat doar efectul.
Să începem cu efectul foto. Unde, potrivit fizicienilor, există confirmarea că lumina are proprietăți corpusculare?
Efectul foto este un fenomen datorită căruia electronii sunt emiși de o substanță atunci când este expusă la lumină sau la orice altă radiație electromagnetică. Cu alte cuvinte, lumina este absorbită de materie și energia ei este transferată către electroni, făcându-i să se miște într-o manieră ordonată, transformându-se astfel în energie electrică.
De fapt, nu este clar cum fizicienii au ajuns la concluzia că așa-numitul foton este o particulă, deoarece în fenomenul efectului fotoelectric se stabilește că electronii zboară în întâmpinarea fotonilor. Acest fapt dă o idee despre interpretarea incorectă a fenomenului efectului foto, deoarece este una dintre condițiile pentru apariția acestui efect. Dar, potrivit fizicienilor, acest efect arată că un foton este o particulă numai datorită faptului că este complet absorbit și, de asemenea, datorită faptului că eliberarea electronilor nu depinde de intensitatea iradierii, ci doar de frecvența așa-numitul foton. Acesta este motivul pentru care s-a născut conceptul de cuantum sau corpuscul de lumină. Dar aici ar trebui să ne concentrăm asupra a ceea ce este „intensitatea” în acest caz particular. La urma urmei, panourile solare produc în continuare mai multă electricitate atunci când cantitatea de lumină incidentă pe suprafața fotocelulei crește. De exemplu, când vorbim despre intensitatea sunetului, ne referim la amplitudinea vibrațiilor acestuia. Cu cât amplitudinea este mai mare, cu atât energia transportată de unda acustică este mai mare și puterea necesară pentru a crea o astfel de undă este mai mare. În cazul luminii, un astfel de concept este complet absent. Conform înțelegerii de astăzi a fizicii, lumina are o frecvență, dar nu are amplitudine. Ceea ce ridică din nou o mulțime de întrebări. De exemplu, o undă radio are caracteristici de amplitudine, dar lumina vizibilă, ale cărei unde sunt, să zicem, puțin mai scurte decât undele radio, nu are amplitudine. Toate acestea descrise mai sus spun doar că un astfel de concept ca un foton este, ca să-l spunem ușor, vag, iar toate fenomenele care indică existența sa ca interpretare nu rezistă criticilor. Sau pur și simplu sunt inventate în sprijinul unei ipoteze că acesta este cel mai probabil cazul.
În ceea ce privește împrăștierea luminii Compton (efectul Compoton), nu este deloc clar cum, pe baza acestui efect, se ajunge la concluzia că lumina este o particule și nu o undă.
În general, de fapt, astăzi fizica nu are o confirmare concretă că particula fotonică este completă și că există în principiu sub forma unei particule. Există un anumit cuantic care se caracterizează printr-un gradient de frecvență și nimic mai mult. Și ceea ce este cel mai interesant este că dimensiunile (lungimea) acestui foton, conform E=hv, pot fi de la câteva zeci de microni până la câțiva kilometri. Și toate acestea nu derutează pe nimeni atunci când se folosește cuvântul „particulă” pentru a se referi la un foton.
De exemplu, un laser cu femtosecunde cu o lungime a impulsului de 100 de femtosecunde are o lungime a impulsului (foton) de 30 de microni. Pentru referință, într-un cristal transparent distanța dintre atomi este de aproximativ 3 angstromi. Ei bine, cum poate un foton a cărui magnitudine este de câteva ori mai mare decât această distanță să zboare de la atom la atom?
Dar astăzi fizica nu ezită să opereze cu conceptul de cuantum, foton sau particule în raport cu lumina. Pur și simplu nu acordați atenție faptului că nu se încadrează în modelul standard care descrie materia și legile după care există.
