Природа электромагнитного излучения

Итак, электромагнитное излучение в одних опытах проявляет волновые свойства (интерференция, дифракция и поляризация сета), а в других – корпускулярные свойства (тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона). Возникает вопрос: что представляет собой электромагнитное излучение? С современной точки зрения это поток особых частиц, называемых фотонами. Они обладают корпускулярно-волновым дуализмом, сочетают в себе свойства и частиц, и волны одновременно. Остановимся на характеристике корпускулярных параметров электромагнитного излучения. Энергия фотона .Из теории относительности мы знаем, что полная энергия частицы из этого соотношения следует, что Масса фотонов имеет конечное значение. Чтобы выполнялось условие конечности, масса покоя этой частицы должна быть равна нулю и ее скорость распространения vдолжна быть равна скорости света в вакууме (v= c).

Следовательно, фотоны это частицы у которых масс покоя равна нулю, они могут распространяться только со скорость света в вакууме. Импульс фотона

(7.3)

Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

К началу 20 века было с полной достоверностью установлено, что в состав каждого атома входят электроны. Вместе с тем было установлено, что атом в целом электрически нейтрален. Отсюда следовало, что отрицательный заряд электронов в атоме должен компенсироваться суммарным положительным зарядом каких то других частиц, входящих в состав атома.

В 1911 г. Резерфорд, с целью изучения структуры атомов, провел эксперименты по изучению рассеяния α-частиц (имеющих положительный заряд, равный двум элементарным зарядам, и массу в 7350 раз больше массы электрона), проходящих через вещество. Схема опыта Резерфорда показана на рис. 7.4а. α-частицы, испускаемые радиоактивным веществом, двигались в вакууме и, проходя через фольгу F(толщиной около 1 мкм), падали на люминесцентный экран Q. Удар каждой α-частицы об экран вызывал кратковременную вспышку – сцинтилляцию, наблюдаемую в микроскоп.

Естественно предположить, что отклонение α-частиц вызвано их взаимодействием с массивными положительно заряженными частицами, имеющими малый размер и расположенными на большом расстоянии друг от друга.

Исследования позволили определить порядок размера этой частицы (10^{-13 см) и его заряд. Оказалось, что заряд} q, выраженный в элементарных зарядах е, равен порядковому номеру Zхимического элемента в периодической системе Менделеева:

q/e = Z.

На основании полученных результатов Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома. Согласно этой модели, весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в атомном ядре, размер которого ничтожно мал по сравнению с размером атома (10^{-8 см). Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Заряд ядра равен по абсолютному значению суммарному заряду электронов.}