Интерференция света

С давних пор существовало две гипотезы о том, что из себя представляет свет – волны или частицы. И вот, в 1802 году Томас Юнг сумел вызвать интерференцию света, из чего следовало, что свет – это таки волны (спойлер-намёк: но Юнг не доказал, что свет – это не частицы).

Что сделал Юнг?

Он сделал штору с двумя дырочками и пропустил через эти дырочки свет от точечного источника.

В результате у Юнга получилось два источника света, работающих в одной фазе. И на экране за шторой Юнгу увидел не два сливающихся световых пятна, а вертикальные полосы (дырочки были проделаны на одной высоте): самая яркая полоса между дырочками, по бокам от неё две тёмные полосы, по бокам от них две светлых полосы побледнее, ну и так далее. То есть Юнг увидел, что свет может не только складываться, но и вычитаться.

Длины волн света расположены следующим образом: красный свет – самый длинноволновой, зелёный имеет среднюю длину волны, синий – коротковолновой, а фиолетовый – самый-самый коротковолновой.

Когда учёные поняли, что свет – это волна, они подумали: «Значит, есть какая-то субстанция, по которой распространяется свет! Что-то типа того, как звук распространяется по воздуху. Давайте назовём эту субстанцию светоносным эфиром».

А потом выяснилось, что свет – это поперечная волна. А поперечные волны возникают только в твёрдых телах. Эфир твёрдый? А как тогда сквозь него движутся планеты?

А потом Максвелл создал теорию электромагнитных волн, которым для распространения не нужна никакая среда, и всё встало на свои места.

Казалось бы, можно вздохнуть спокойно?

Обнаружилось, что если взять некоторое тело и облучать его светом, то из тела вылетают электроны. Но только начиная с некоторой частоты (энергия волны пропорциональна частоте). Если взять некоторое тело и пустить по нему хилый синий лучик, электроны пойдут. А если выстрелить по нему из супер-мощной лазерной пушки красным лучом, то электроны останутся в теле. Как так? У красного луча в данной ситуации намного больше энергия, он компенсирует малую частоту большой интенсивностью!

И тут появляются Макс Планк и Эйншейн и говорят: «Всё хорошо! Просто свет – это частицы!»

​​​​​​​

Макс Планк предложил считать свет потоком фотонов, энергия каждого из которых равна

E = h * υ, где υ – частота, а h – постоянная Планка.

А Эйнштейн предложил считать, что электроны могут поглощать только отдельные фотоны, и поэтому чтобы выбить электрон из вещества, надо всадить в него квант света с достаточно большой энергией, а не кучу квантов с маленькой энергией.

Учёным пришлось смириться: к свету применимы и закономерности волн, и закономерности частиц.

Частицы, правда, получались странные: их скорость всегда равна скорости света (3*10⁸), масса выходила нулевая, а энергия равна h * υ.

Но потом все привыкли к этой странности.