Papers 3. [antikvár]

KÜLÖNLENYOMAT A FIZtKAl SZEMLE 1958. ÉVI 1. SZÁMÁBÓL A fény kettős természetére vonatkozó vizsgálatok A fény mibenlétének a problémája a legrégibb idők óta foglalkoztatta a természettudósokat és "a filozófusokat. A kialakult nézetek és elméletek azonban többé-kevésbé csak spekulációkon alapultak mindaddig, amig Xewton a fény tulajdonságainak pontos vizsgálataiba nem kezdett. Newton arra a következtetésre jutott, hogy a fény nágy sebességgel mozgó szabad részecskékből áli. Igen érdekes, hogy-ö, a fény korpuszkuláris elméletének megalkotója aí elsők között volt, akik tudományos vizsgálat tárgyává tették az interferencia jelenségét (Newton-féle gyűrűk). A későbbi vizsgálatok eredményeképpen azonban a fénynek Newton-féle részecske elmélete teljesen el lett vetve és a hullámelmélet került előtérbe. A fény ila.xwell-féle elektromágneses elméletének a sikerei után nem fért további kétség a hullámelmélet helytállóságához. Századunk elején azonban a fotoelektromos effektus felfedezé.se folytán nagj- nehézségek merültek fel a Maxwell-féle klasszikus fényelméletben. A fotoelektromos effektus ugyanis azt látszott bizonyítani, hogy a fény részecskékből áll és nem tekinthető tisztán huliámjelenségnek. A kísérletek azt mutatták, hogy eg\- v frek%-en-ciájú fénynyaláb úgy viselkedik, mintha hv energiájú és hvjc impulzusú részecskékből állana. Felmerült tehát ismét a probléma, hogyan eg)'eztethető össze ez a részecske-felfogás a korábban megfig)-elt interferencia jelenségekkel. Eg}- foton hv energiája igen kis érték, még pedig látható fényre hv = (3—7). lü-'" erg, (tekintve, hogy v'= (0,5—1). U)'^ sec-' é.s h = 6,6 . 10-2' erg/sec), így még egy igen gyenge fényforrás is percenként nagv számban bocsát ki fotonokat. Ha egy fénynyaláb egjes fotonjai között kölcsönhatásokat tételeznénk" fel, úgy az interferenciajelenséget megmagyarázhatnánk olyképpen, hogy a különböző fázisban levő fotonok megsemmisítik egj'mást és ennek a folyamatnak az eredményeképpen jönnek létre az interferenciaképben a minimumhelyek. Ebben az esetben az interferencia jelensége statisztikus alapokon tárgyalható. Azonban a statisztikus tárgyalái.mód csak abban az esetben tartható fenn, ha az interferen- ciát létrehozó fénynyaláb intenzitása eléggé nagy. Ahhoz, hogy- az egjes fotonok közötti kölcsönhatások, melyek egyes fotonok megsemmisüléséhez vezetnek, tényleg létrejöhessenek, a fotonok sűrűségének megfelelően nagynak kell lennie. Nagyon kis féhyintenzitásoknál viszont a fotonsürűség kicsi és ezért nem várható, hogy kölcsönhatás lépjen fel közöttük és így a statisztikus megfogalmazás értelmében az interferenciajelenségnek meg kellene ízűnnie. Tekintsünk egy interferencia berendezést, mégpedig egy ernyőt (/.) melyen két nyílás (S, és S ) van. Az L fényforrásból kibocsátott fénynyaláb áthalad az Sy és S, nyíláson és megvilágítja a II ernyőt (lásd 1. ábra). .-V hullámelképzelés szerint a II ernyőn lévő tetszésszerinti A pont világos lesz. ha a Js = ÍJ—ÍJ optikai úlho.ssz-külonbség a fény hullámhosszának egészszámú többszöröse, azaz ha Ós = k-X, ahol. i-= 0, d: 1, ± 2,. . . és sötét lesz, ha A legegyszerűbb részecske-elképzelésnek megfelelően a következőképpen magyarázhatjuk a jelenséget : egyes fotonok s^ mentén, mások s., mentén haladnak és különböző fázisban érnek .íl-ba.' Az nyalábnak a fotonjai magukban is képesek az ernyő A helyén világos pontot létrehozni és ugyanígy az «j-ben haladó fotonok is. Ha azonban mindkét nyaláb eljut az A pontba, akkor ott az A pont líelj-zetétől függően esetleg sötét foltot látunk. Ehhez azt kell feltételeznünk, hogy egy. az nyalábból az A pontba jutó fotonnak a hatását, amely önmagában az A pont megvilágítását eredményezné, az íj nyalábból utóbb ugyanoda beeső másilc foton leronthatja. Egy ilyen magyarázat azonban csak akkor fogadható el, ha azok a fotonok, amelyekről feltettük, hogy egymás hatását lerontják, igen kis időkülönbséggel érkeznek az A pontba. Egyáltalán nem indokolt viszont azt feltételezni, högy egy már abszorbeált fotonnak a hatását, melyet éppen az abszorpciója révén váltott ki, egy másik, sokkal később érkező foton leronthatja. 569