Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
было доказать наличие такой флуктуации экспериментально. Было
использовано замечательное свойство глаза - существование резкого порога
зрительного ощущения. Оказывается, если энергия света, падающего на
сетчатку глаза, меньше некоторой определенной величины, то глаз
348
(15.25)
стемы (15.25) и принимая во внимание, что
Вычитая из (15.26) второе уравнение си-
Рис. 15.6
получим
hvv' (1 - cos б) = msoC2 (v - v'). (15.27)
(15.28)
и сдает К =-- = 0,02426 А (что является постоянной Комптона).
§ 6. ОПЫТЫ ВАВИЛОВА
совершенно нечувствителен к свету. Это свойство глаза было использовано
Вавиловым при непосредственном наблюдении флуктуации Световых корпускул -
фотонов.
По оценке Вавилова, приближенное число фотонов, необходимых для
возникновения зрительного ощущения глаза, адаптированного на полную
темноту, составляет около 200. Уменьшение числа фотонов примерно на 10
приводит к полному исчезновению зрительного ощущения глаза для света
данной длины волны.
Вавилов предложил и осуществил следующий опыт для наблюдения подоб- и
ных флуктуаций. Схема опыта представ- *" лена на рис. 15.7. Свет,
исходящий от источника, яркость которого можно регулировать, падает на
глаз человека, проходя через диафрагму и отверстие диска, вращающегося с
заданной угловой скоростью. Для эксперимента был выбран зеленый цвет, к
которому глаз человека наиболее чувствителен. Вращение диска с
определенной скоростью приводит к тому, что длительность световой
вспышки, прошедшей через отверстие, составляет 0,1 с (0,9 с глаз
отдыхает). Фиксирование вспышки наблюдателем производится нажатием кнопки
хронографа. При достаточной яркости Источника наблюдатель Видит и
отмечает каждую вспышку. При дальнейшем Понижении яркости источника
(следовательно, и яркости вспышки) наблюдатель видит не все вспышки,
идущие От источника: при ослабленной яркости наблюдаются лишь вспышки,
вызванные флуктуацией числа фотонов в пучке, увеличивающей мгновенное
значение яркости этого пучка. Следовательно, при понижении интенсивности
света число фотонов в данном пучке флуктурирует настолько сильно, что
падающий на глаз наблюдателя пучок становится То видимым, то невидимым.
Описанные опыты С. И. Вавилова подтвердили фотонную природу света,
§ 7. ДАВЛЕНИЕ СВЕТА
Давление света с точки зрения электромагнитной теории. Мысль о том, что
свет при встрече с телами должен оказывать на нйх давление, была
высказана еще Кеплером. Форма кометных хвостов объяснялась Кеплером на
основе предполагаемого светового давления.
Давление света вытекает также из электромагнитной Теории света.
Действительно, положим, что плоская световая волна падает нормально на
поверхность металла, совпадающую с плоскостью чертежа (рис. 15.8).
Электрический и магнитный векторы, очевидно, будут располагаться в
плоскости поверхности, на которую падает свет. Перемещаясь под действием
электрического вектора против Е, свободные электроны образуют ток
плотностью /. Со стороны магнитного вектора светового поля согласно
закону Ампера дей-
349
н
J
Рис. 15.8
ствует сила Fа, направленная внутрь металла перпендикулярно поверхности.
Сила, действующая на единицу площади поверхности, составляет световое
давление. Аналогичным образом можно объяснить давление света на
диэлектрики. В этом случае электрическое поле падающего излучения
возбуждает переменную поляризацию, а его магнитное поле, воздействуя на
движущиеся при поляризации заряды, создает давление.
Исходя из электромагнитной теории, Максвелл вычислил величину давления р,
оказываемого плоской электромагнитной волной на лежащее на ее пути тело:
р = w (1 + Д) cos i, (15.29)
где w - объемная плотность энергии поля, R - коэффициент офажения, i -
угол падения волны на тело.
Поэтому было естественным желание ученых определить экспериментально
давление света. Многочисленные попытки в этом направлении не давали,
однако положительных результатов. Причина заключается в том, что, как нам
теперь известно, давление солнечного света на земной поверхности является
чрезвычайно малой величиной (р ~ 10"6 - 10"5 дн/см2). Для измерения
такого незначительного давления надо было пользоваться чрезвычайно
чувствительной измерительной аппаратурой.
Опыты Лебедева. Высокое искусство экспериментирования русского ученою П.
Н. Лебедева позволило ему преодолеть эту серьезную трудность и с помощью
созданной им уникальной установки в 1898 г. впервые измерить давление
света *. Об этом Г1. Н. Лебедев сообщил в том лее году на съезде в
Швейцарии и в следующем году на конгрессе в Париже.
Схема опыта Лебедева по измерению давления света на твердые тела **
изображена на рис. 15.9.
Свет, исходящий от источника S, пройдя через систему линз, попадает на
поверхность зеркала Зх. Отраженный от
3i свет с помощью зеркал З3 и 34 направляется на поверхность крыльев,
которые находятся внутри баллона (рис. 15.10). Крылья, распо-
* См,- Лебедев П. Н. Избр. соч. М.-Л., 1949; Фабрикант В. А. УФН, т. 42,
