Номер 1, страница 69, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Расскажите о развитии учения о природе света.

1. Расскажите о развитии учения о природе света.

Развитие представлений о природе света — это длинная и драматичная история, полная научных споров и революционных открытий. Её можно разделить на несколько ключевых этапов.

Античность и Средневековье. Первые попытки объяснить природу света были сделаны еще в Древней Греции. Существовало две основные точки зрения: одни (Платон, Эмпедокл) считали, что из глаз исходят особые лучи, «ощупывающие» предметы, другие (Пифагор, Евклид) — что свет представляет собой нечто, испускаемое самими предметами или источниками света. Уже тогда был сформулирован закон прямолинейного распространения света.

XVII век: Корпускулы против волн. В XVII веке возник научный спор между двумя фундаментальными теориями. Исаак Ньютон был главным сторонником корпускулярной теории. Согласно ей, свет — это поток мельчайших частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами. Эта теория успешно объясняла прямолинейное распространение света, его отражение и преломление (хотя и давала неверное предсказание для скорости света в средах). Практически в то же время Христиан Гюйгенс предложил волновую теорию, по которой свет — это волны, распространяющиеся в особой гипотетической среде, мировом эфире. Теория Гюйгенса также объясняла отражение и преломление, причём предсказывала, что скорость света в более плотной среде (например, в воде) меньше, чем в воздухе. Однако из-за колоссального научного авторитета Ньютона его теория доминировала более ста лет.

XIX век: Триумф волновой теории. Начало XIX века ознаменовалось решающими экспериментами, подтвердившими волновую природу света. В 1801 году Томас Юнг поставил свой знаменитый опыт с двумя щелями, в котором он наблюдал интерференцию света — явление, присущее исключительно волнам. Позже Огюстен Френель детально разработал математический аппарат волновой теории, объяснив не только интерференцию, но и дифракцию (огибание светом препятствий). Окончательным ударом по корпускулярной теории стали опыты Леона Фуко (1850 г.), который измерил скорость света в воде и доказал, что она меньше скорости света в воздухе, как и предсказывал Гюйгенс. Вершиной развития волновой оптики стала электромагнитная теория Джеймса Максвелла (1860-е гг.). Максвелл теоретически показал, что свет — это электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве. Скорость этих волн, вычисленная из его уравнений, в точности совпадала с измеренной скоростью света.

XX век: Квантовая революция и дуализм. Казалось, что волновая природа света установлена окончательно. Однако на рубеже XIX-XX веков были открыты явления, которые не укладывались в рамки волновой теории. Главным из них был фотоэффект — выбивание электронов из вещества под действием света. В 1905 году Альберт Эйнштейн, развивая идеи Макса Планка, объяснил фотоэффект, предположив, что свет не только распространяется, но и поглощается и испускается дискретными порциями энергии — квантами, которые позже назвали фотонами. Энергия фотона связана с частотой света формулой $E = h\nu$, где $\text{h}$ — постоянная Планка. Таким образом, свет снова предстал в виде потока частиц. В итоге наука пришла к концепции корпускулярно-волнового дуализма: свет обладает двойственной природой. В одних явлениях (например, при распространении) он ведёт себя как волна, а в других (при взаимодействии с веществом) — как поток частиц.

Ответ: Развитие учения о природе света прошло путь от античных представлений через противостояние корпускулярной (Ньютон) и волновой (Гюйгенс) теорий, триумф волновой теории в XIX веке (Юнг, Френель, Максвелл) до установления в XX веке корпускулярно-волнового дуализма (Планк, Эйнштейн), согласно которому свет имеет двойственную природу, проявляя свойства и волны, и частицы.