Задание, страница 114 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание

1. Распределите перечисленные явления в три группы:

а) Явления, в которых свет проявляется как электромагнитная волна;

б) Явления, которые легко объяснить, предположив, что свет — поток частиц;

в) Явления, которые легко объяснить с любой точки зрения: свет-поток частиц, свет электромагнитная волна.

Отражение света, преломление, распространение, поляризация, интерференция, давление света, дифракция, поглощение, фотосинтез, фотографирование.

2. Дайте обоснование вашему распределению.

1. Распределите перечисленные явления в три группы:

а) Явления, в которых свет проявляется как электромагнитная волна:

интерференция, дифракция, поляризация.

б) Явления, которые легко объяснить, предположив, что свет — поток частиц:

поглощение, фотосинтез, фотографирование.

в) Явления, которые легко объяснить с любой точки зрения: свет — поток частиц, свет — электромагнитная волна:

отражение света, преломление, распространение, давление света.

Ответ: Группа а) включает интерференцию, дифракцию, поляризацию; группа б) — поглощение, фотосинтез, фотографирование; группа в) — отражение света, преломление, распространение, давление света.

2. Дайте обоснование вашему распределению.

Обоснование распределения строится на принципе корпускулярно-волнового дуализма, который утверждает, что свет обладает свойствами как волны, так и потока частиц (фотонов). В разных явлениях проявляется та или иная сторона его природы.

К группе а) отнесены явления, которые являются прямым доказательством волновой природы света. Интерференция (способность когерентных волн к сложению с образованием постоянной во времени картины усиления и ослабления) и дифракция (огибание волнами препятствий) — это фундаментальные свойства волн, которые невозможно объяснить с точки зрения классических частиц, движущихся по прямым траекториям. Поляризация света (выделение определенного направления колебаний) доказывает, что световые волны являются поперечными, что также является чисто волновым свойством.

К группе б) отнесены явления, в которых проявляются квантовые (корпускулярные) свойства света. Поглощение света веществом, а также лежащие в его основе процессы фотосинтеза и фотографирования, происходят не непрерывно, а дискретными порциями — квантами (фотонами). Энергия одного фотона $E = h\nu$ (где $\text{h}$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота света) определяет, сможет ли он вызвать определенный эффект (например, инициировать химическую реакцию). Волновая теория, в которой энергия распределена по всему фронту волны, не может объяснить этот пороговый и дискретный характер взаимодействия света с веществом.

К группе в) отнесены явления, которые можно удовлетворительно описать с обеих точек зрения. Прямолинейное распространение, отражение и преломление света лежат в основе геометрической оптики, которая оперирует понятием «световой луч», что аналогично траектории частицы. В то же время эти же законы выводятся и из волновой теории с помощью принципа Гюйгенса. Давление света также имеет двойное объяснение: в волновой теории оно возникает из-за того, что электромагнитная волна переносит импульс, а в квантовой теории — как результат передачи импульса отдельными фотонами при их столкновении с поверхностью.

Ответ: Обоснование заключается в том, что явления из группы (а) являются исключительно волновыми, явления из группы (б) демонстрируют квантовую (корпускулярную) природу света при его взаимодействии с веществом, а явления из группы (в) могут быть удовлетворительно описаны в рамках обеих моделей, что и является проявлением корпускулярно-волнового дуализма.