Номер 5, страница 167 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 46. Корпускулярно-волновой дуализм. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 5, страница 167.

5. При каком условии свойства света хорошо описываются волновой теорией, а при каком — квантовой?

Свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом, что означает, что в зависимости от условий он проявляет свойства либо волны, либо потока частиц (фотонов). Выбор между волновой и квантовой теориями для описания света определяется характером рассматриваемого физического явления.

При каком условии свойства света хорошо описываются волновой теорией

Волновая теория света применяется для описания явлений, связанных с его распространением. Ключевыми волновыми явлениями являются интерференция, дифракция и поляризация. Эти свойства проявляются наиболее отчётливо, когда размеры препятствий или отверстий ($d$), с которыми взаимодействует свет, сопоставимы с его длиной волны ($d \approx \lambda$). Например, при прохождении света через узкую щель наблюдается его отклонение от прямолинейного распространения — дифракция. Если же размеры объектов в системе значительно больше длины волны света, его распространение можно описывать законами геометрической оптики, которая является предельным случаем волновой теории.

Ответ: Свойства света хорошо описываются волновой теорией при рассмотрении его распространения в пространстве, особенно в явлениях интерференции и дифракции, которые наблюдаются при взаимодействии света с объектами, соизмеримыми с его длиной волны.

а при каком — квантовой

Квантовая (корпускулярная) теория необходима для описания явлений взаимодействия света с веществом, то есть процессов его испускания и поглощения. В этих процессах свет ведёт себя как поток дискретных частиц — фотонов, энергия которых пропорциональна частоте света: $E = h\nu$ ($h$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота). Явления, в которых проявляется квантовая природа света, — это фотоэффект (выбивание светом электронов из вещества), эффект Комптона (рассеяние фотонов на электронах) и дискретные спектры излучения и поглощения атомов. Во всех этих случаях ключевым является обмен энергией между светом и веществом, который происходит порциями (квантами).

Ответ: Квантовая теория применяется для описания взаимодействия света с веществом (испускание, поглощение), когда свет проявляет себя как поток дискретных частиц-фотонов. Это необходимо для объяснения фотоэффекта, эффекта Комптона и атомных спектров.