Номер 3, страница 265 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

3. Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных свойств?

Корпускулярные (частицеподобные) свойства света проявляются в явлениях, где свет взаимодействует с веществом как поток дискретных частиц — фотонов (или квантов электромагнитного излучения). В то время как явления интерференции, дифракции и поляризации доказывают волновую природу света, ряд других фактов можно объяснить только с позиции корпускулярной теории.

1. Фотоэлектрический эффект (фотоэффект)
Это явление испускания электронов веществом под действием света. Закономерности фотоэффекта, открытые Г. Герцем и исследованные А. Г. Столетовым, не могли быть объяснены классической волновой теорией, но получили полное объяснение в квантовой теории А. Эйнштейна.
- Существование "красной границы": для каждого вещества существует минимальная частота света $\nu_{min}$, ниже которой фотоэффект невозможен, независимо от интенсивности освещения. Это объясняется тем, что энергия одного фотона $E = h\nu$ должна быть не меньше работы выхода электрона $A_{вых}$ из вещества.
- Зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты: максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов $E_к$ линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности. Интенсивность света (число фотонов в секунду) определяет только количество выбитых электронов (фототок насыщения). Связь описывается уравнением Эйнштейна для фотоэффекта: $h\nu = A_{вых} + E_к$.
- Безынерционность фотоэффекта: испускание электронов начинается практически мгновенно после начала освещения (задержка составляет менее $10^{-9}$ с), так как энергия передается электрону дискретно в результате поглощения одного фотона, а не накапливается постепенно от волны.

2. Эффект Комптона
Это упругое рассеяние рентгеновского или гамма-излучения на свободных (или слабосвязанных) электронах, при котором длина волны рассеянного излучения увеличивается. Волновая теория не может объяснить это изменение. Эффект объясняется как упругое столкновение двух частиц: фотона и электрона. В процессе столкновения фотон передает часть своей энергии и импульса электрону. Уменьшение энергии фотона означает уменьшение его частоты и, соответственно, увеличение длины волны. Изменение длины волны $\Delta\lambda$ зависит от угла рассеяния $\theta$ и описывается формулой: $\Delta\lambda = \lambda' - \lambda = \frac{h}{m_e c}(1 - \cos\theta)$, где $h$ — постоянная Планка, $m_e$ — масса покоя электрона, $c$ — скорость света.

3. Световое давление
Корпускулярная теория дает наглядное объяснение давлению света, открытому П. Н. Лебедевым. Каждый фотон обладает импульсом $p = \frac{E}{c} = \frac{h}{\lambda}$. Когда фотоны падают на поверхность, они передают ей свой импульс (полностью при поглощении и удвоенный при зеркальном отражении), создавая силу давления. Это прямое следствие того, что свет переносит не только энергию, но и импульс, локализованный в частицах-фотонах.

4. Химическое действие света
Многие химические реакции, такие как фотосинтез, фотографические процессы или выцветание красок, инициируются светом. Эти процессы являются квантовыми: для запуска реакции (например, для разрыва определенной химической связи в молекуле) требуется, чтобы энергия одного поглощенного фотона $E = h\nu$ была достаточной. Если энергия фотона мала, реакция не произойдет, какой бы высокой ни была суммарная интенсивность света. Это подтверждает дискретный характер взаимодействия света с веществом.

Ответ: О наличии у света корпускулярных свойств свидетельствуют такие экспериментальные факты, как фотоэлектрический эффект, эффект Комптона, давление света и его химическое действие. В этих явлениях свет ведет себя как поток отдельных частиц-фотонов, каждая из которых несет дискретную порцию энергии и импульса.