Фізика
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Фізика

Фізика

Фізика.

  I. Предмет і структура фізики

  Ф. – наука, що вивчає прості і в той же час найбільш загальні закономірності явищ природи, властивості і будова матерії і закони її рухи. Тому поняття Ф. і се закони лежать в основі всього природознавства. Ф. відноситься до точних наук і вивчає кількісні закономірності явищ.

  Слово «Ф.» походить від греч.(грецький) phýsis – природа. Спочатку, в епоху античної культури наука не була розчленованою і охоплювала всю сукупність знань про природні явища. У міру диференціації знань і методів дослідження із загальної науки про природу виділилися окремі науки, у тому числі і Ф. Кордони, відокремлюючі Ф. від ін. природних наук, значною мірою умовні і міняються з часом.

  В своїй основі Ф. – експериментальна наука: її закони базуються на фактах, встановлених дослідним дорогою. Цими законами є кількісні співвідношення і формулюються на математичній мові. Розрізняють експериментальні Ф. – досліди, що проводяться для виявлення нових фактів і для перевірки відомих фізичних законів, і теоретичну Ф., мета якої полягає у формулюванні законів природи і в поясненні конкретних явищ на основі цих законів, а також в передбаченні нових явищ. При вивченні будь-якого явища досвід і теорія в рівній мірі необхідні і взаємозв'язані.

  Відповідно до різноманіття досліджуваних об'єктів і форм руху фізичної матерії Ф. підрозділяється на ряд дисциплін (розділів), в тій чи іншій мірі зв'язаних один з одним. Ділення Ф. на окремі дисципліни не однозначно, і його можна проводити, керуючись різними критеріями. По об'єктах Ф, що вивчаються. ділиться на Ф. елементарних часток, Ф. ядра, Ф. атомів і молекул, Ф. газів і рідин, Ф. твердого тіла, Ф. плазми. Ін.(Древн) критерій – процеси, що вивчаються, або форми руху матерії. Розрізняють: механічний рух, теплові процеси, електромагнітні явища, гравітаційні, сильні, слабкі взаємодії; відповідно у Ф. виділяють механіку матеріальних крапок і твердих тіл, механіку суцільних середовищ (включаючи акустику), термодинаміку і статистичну механіку, електродинаміку (включаючи оптику), теорію тяжіння, квантову механіку і квантову теорію поля. Вказані підрозділи Ф. частково перекриваються унаслідок глибокого внутрішнього взаємозв'язку між об'єктами матеріального світу і процесами, в яких вони беруть участь. По цілях дослідження виділяють інколи також прикладну Ф. (наприклад, прикладна оптика).

  Особливо виділяють у Ф. вчення про коливання і хвилі, що обумовлене спільністю закономірностей коливальних процесів різної фізичної природи і методів їх дослідження. Тут розглядаються механічні, акустичні, електричні і оптичні коливання і хвилі з єдиної точки зору.

  Сучасна Ф. містить невелике число фундаментальних фізичних теорій, що охоплюють всі розділи Ф. Еті теорії є квінтесенцію знань про характер фізичних процесів і явищ, наближене, але якнайповніше відображення різних форм руху матерії в природі.

  II. Основні етапи розвитку фізики

  Становлення фізики (до 17 ст). Фізичні явища навколишнього світу відвіку привертали увагу людей. Спроби причинного пояснення цих явищ передували створенню Ф. у сучасному сенсі цього слова. На греко-рімському світі (6 ст до н.е.(наша ера) – 2 ст н.е.(наша ера)) вперше зародилися ідеї про атомну будову речовини> ( Демокріт, Епікур, Лукреций ), була розроблена геоцентрична система світу ( Птолемей ), встановлені прості закони статики (правило важеля), відкриті закон прямолінійного поширення і закон віддзеркалення світла, сформульовані початки гідростатики (закон Архімеда), спостерігалися прості прояви електрики і магнетизму.

  Підсумок придбаних знань в 4 ст до н.е.(наша ера) був підведений Арістотелем . Фізика Арістотеля включала окремі вірні положення, але в той же час в ній були відсутні багато прогресивних ідей попередників, зокрема атомна гіпотеза. Визнаючи значення досвіду, Арістотель не вважав його головним критерієм достовірності знання, віддаючи перевагу умоглядним виставам. В середні віки учення Арістотеля, канонізоване церквою, надовго загальмувало розвиток науки.

  Наука відродилася лише в 15–16 вв.(століття) у боротьбі з схоластізірованним ученням Арістотеля. В середині 16 ст Н. Коперник висунув геліоцентричну систему світу і поклав початок звільненню природознавства від теології. Потреби виробництва, розвиток ремесел, судноплавства і артилерію стимулювали наукові дослідження, що спираються на досвід. Проте в 15–16 вв.(століття) експериментальні дослідження носили в основному випадковий характер. Лише у 17 ст почалося систематичне вживання експериментального методу у Ф., і це привело до створення першої фундаментальної фізичної теорії – класичної механіки Ньютона.

  Формування фізики як науки (почало 17 – кінець 18 вв.(століття)).

  Розвиток Ф. як науки в сучасному сенсі цього слова бере почало з праць Р. Галілея (1-я половина 17 ст), який зрозумів необхідність математичного опису руху. Він показав, що дію на дане тіло навколишніх тіл визначає не швидкість, як вважалося в механіці Арістотеля, а прискорення тіла. Це твердження було першим формулюванням закону інерції. Галілей відкрив принцип відносності в механіці (див. Галілея принцип відносності ), довів незалежність прискорення вільного падіння тіл від їх щільності і маси, обгрунтовував теорію Коперника. Значні результати були отримані ним і в ін. областях Ф. Он побудував зорову трубу з великим збільшенням і зробив з її допомогою ряд астрономічних відкриттів (гори на Луне, супутники Юпітера і ін.). Кількісне вивчення теплових явищ почалося після винаходу Галілсем першого термометра.

  В 1-ій половині 17 ст почалося успішне вивчення газів. Учень Галілея Е. Торрічеллі встановив існування атмосферного тиску і створив перший барометр. Р. Бойль і Е. Маріотт досліджували пружність газів і сформулювали перший газовий закон, що носить їх ім'я. Ст Снелліус і Р. Декарт відкрили закон заломлення світла. В цей же час був створений мікроскоп. Значний крок вперед у вивченні магнітних явищ був зроблений на самому початку 17 ст В. Гільбертом . Він довів, що Земля є великим магнітом, і перший строго розмежував електричні і магнітні явища.

  Основним досягненням Ф. 17 ст було створення класичної механіки. Розвиваючи ідеї Галілея, Х. Гюйгенса і ін. попередників, І. Ньютон в праці «Математичні початки натуральної філософії» (1687) сформулював всі основні закони цієї науки (див. Ньютона закони механіки ) . При побудові класичної механіки вперше був втілений ідеал наукової теорії, що існує і понині. З появою механіки Ньютона остаточно зрозуміло, що завдання науки полягає у відшуканні найбільш загальних кількісно формульованих законів природи.

  Найбільших успіхів механіка Ньютона досягла при поясненні руху небесних тіл. Виходячи із законів руху планет, встановлених І. Кеплером на основі спостережень Т. Бразі, Ньютон відкрив закон усесвітнього тяжіння (див. Ньютона закон тяжіння ) . З допомогою цього закону удалося з чудовою точністю розрахувати рух Луни, планет і комет Сонячної системи, пояснити приливи і відливи в океані. Ньютон дотримувався концепції дальнодействія, згідно якої взаємодія тіл (часток) відбувається миттєво безпосередньо через порожнечу; сили взаємодії повинні визначатися експериментально. Ним були вперше чітко сформульовані класичні уявлення про абсолютний простір як вмістище матерії, не залежне від її властивостей і руху, і абсолютний рівномірно поточний час. Аж до створення теорії відносності ці вистави не зазнали жодних змін.

  В цей же час Гюйгенс і Г. Лейбніц сформулювали закон збереження кількості руху; Гюйгенс створив теорію фізичного маятника, побудував годинник з маятником.

  Почалося розвиток фізичної акустики. М. Мерсенн виміряв число власних коливань звучної струни і вперше визначив швидкість звуку в повітрі. Ньютон теоретично вивів формулу для швидкості звуку.

  В 2-ій половині 17 ст почала швидко розвиватися геометрична оптика стосовно конструювання телескопів і ін. оптичних приладів, а також були закладені основи фізичної оптики. Ф. Грімальді відкрив дифракцію світла, а Ньютон провів фундаментальні дослідження дисперсії світла . З цих робіт Ньютона бере почало оптична спектроскопія. У 1676 О. До. Ремер вперше виміряв швидкість світла. Майже одночасно виникли і почали розвиватися дві різні теорії про фізичну природу світла – корпускулярна і хвилева (див. Оптика ) . Згідно корпускулярної теорії Ньютона, світло – це потік часток, рухомих від джерела по всіх напрямах. Гюйгенс заклав основи хвилевої теорії світла, згідно якої світло – це потік хвиль, що поширюються в особливому гіпотетичному середовищі – ефірі, що заповнює весь простір і проникаючому всередину всіх тіл.

  Т. о., в 17 ст була побудована в основному класична механіка і початі дослідження в ін. областях Ф.: в оптиці, вченні про електричні і магнітні явища, теплоті, акустиці.

  В 18 ст продовжувався розвиток класичної механіки, зокрема небесної механіки. По невеликій аномалії в русі планети Уран удалося передбачити існування нової планети – нептун (відкрита в 1846). Упевненість в справедливості механіки Ньютона стала загальною. На основі механіки була створена єдина механічна картина світу, згідно якої все багатство, все якісне різноманіття світу – результат відмінності в русі часток (атомів), що складають тіла, русі, що підкоряється законам Ньютона. Ця картина багато років робила сильний вплив на розвиток Ф. Об'ясненіє фізичного явища вважалося науковим і повним, якщо його можна було звести до дії законів механіки.

  Важливою стимул-реакцією для розвитку механіки послужили запити виробництва, що розвивається. У роботах Л. Ейлера і ін. була розроблена динаміка абсолютно твердого тіла. Паралельно з розвитком механіки часток і твердих тіл йшов розвиток механіки рідин і газів. Працями Д. Бернуллі, Ейлера, Же. Лагранжа і ін. в 1-ій половині 18 ст були закладені основи гідродинаміки ідеальної рідини – нестискуваній рідині, позбавленій в'язкості і теплопровідності. У «Аналітичній механіці» (1788) Лагранжа рівняння механіки представлені в настільки узагальненій формі, що надалі їх удалося застосувати і до немеханічних, зокрема електромагнітним, процесам.

  В інших областях Ф. відбувалося накопичення дослідних даних і формулювалися прості експериментальні закони. Ш. Ф. Дюфе відкрив існування двох видів електрики і визначив, що однойменно заряджені тіла відштовхуються, а різнойменно заряджені – притягуються. Б. Франклін встановив закон збереження електричного заряду. Р. Кавендіш і незалежно Ш. Кулон відкрили основний закон електростатики, що визначає силу взаємодії нерухомих електричних зарядів ( Кулона закон ) . Виникло вчення про атмосферну електрику. Франклін, М. Ст Ломоносов і Г. Ст Ріхман довели електричну природу блискавки. У оптиці продовжувалося вдосконалення об'єктивів телескопів. Працями П. Бугера і І. Ламберта почала створюватися фотометрія. Були відкриті інфрачервоні (Ст Гершель, англ.(англійський) учений В. Волластон) і ультрафіолетові (йому. учений Н. Ріттер, Волластон) промені.

  Помітний прогрес стався в дослідженні теплових явищ; після відкриття Дж. Блеком прихованої теплоти плавлення і експериментального доказу збереження теплоти в калориметричних дослідах стали розрізняти температуру і кількість теплоти. Було сформульовано поняття теплоємності, почато дослідження теплопровідності і теплового випромінювання. При цьому одночасно затвердилися неправильні погляди на природу тепла: теплоту стали розглядати як особливого роду незнищувану невагому рідину – теплород, здатну перетікати від нагрітих тіл до холодних. Теорія теплоти, згідно якої теплота – це вигляд внутрішнього руху часток, потерпіла тимчасову поразку, не дивлячись на те що її підтримували і розвивали такі видатні учені, як Ньютон, Гук, Бойль, Бернуллі, Ломоносов і ін.

  Класична фізика (19 ст).

  На початку 19 ст тривала конкуренція між корпускулярною і хвилевою теоріями світла завершилася остаточною, здавалося б, перемогою хвилевої теорії. Цьому сприяло успішне пояснення Т. Юнгом і О. Ж. Френелем явища інтерференції і дифракції світла за допомогою хвилевої теорії. Ці явища властиві виключно хвилевому руху, і пояснити їх за допомогою корпускулярної теорії представлялося неможливим. В цей же час було отримано вирішальний доказ поперечності світлових хвиль (Френель, Д. Ф. Араго, Юнг), відкритою ще в 18 ст (див. Поляризація світла ) . Розглядаючи світло як поперечні хвилі в пружному середовищі (ефірі), Френель знайшов кількісний закон, що визначає інтенсивність заломлених і відбитих світлових хвиль під час переходу світла з одного середовища в іншу (див. Френеля формули ) , а також створив теорію подвійного променезаломлення .

  Велике значення для розвитку Ф. мало відкриття Л. Гальвані і А. Вольта електричного струму. Створення потужних джерел постійного струму – гальванічних батарей – дало можливість виявити і вивчити багатообразні дії струму. Було досліджено хімічну дію струму (Р. Деві, М. Фарадей ) . Ст Ст Петров отримав електричну дугу. Відкриття Х. До. Ерстедом (1820) дії електричного струму на магнітну стрілку довело зв'язок між електрикою і магнетизмом. Грунтуючись на єдності електричних і магнітних явищ, А. Ампер прийшов до виводу, що всі магнітні явища обумовлені рухомими зарядженими частками – електричним струмом. Услід за цим Ампер експериментально встановив закон, що визначає силу взаємодії електричних струмів ( Ампера закон ) .

  В 1831 Фарадей відкрив явище електромагнітній індукції (див. Індукція електромагнітна ) . При спробах пояснення цього явища за допомогою концепції дальнодействія зустрілася значна скрута. Фарадей висловив гіпотезу (ще до відкриття електромагнітної індукції), згідно якої електромагнітні взаємодії здійснюються за допомогою проміжного агента, – електромагнітного поля (концепція блізкодействія). Це послужило початком формування нової науки про властивості і закони поведінки особливої форми матерії – електромагнітного поля.

  На початку 19 ст Дж. Дальтон ввів в науку (1803) уявлення про атоми як найдрібніші (неделімих) частки речовини – носіїв хімічної індивідуальності елементів.

  До 1-ої чверті 19 ст був закладений фундамент Ф. твердого тіла. Впродовж 17–18 і почала 19 вв.(століття) відбувалося накопичення даних про макроскопічні властивості твердих тіл (металів, технічних матеріалів, мінералів і т.п.) і встановлення емпіричних законів поведінки твердого тіла під впливом зовнішніх дій (механічних сил, нагрівання, електричних і магнітних полів, світла і т.д.). Дослідження пружних властивостей привело до відкриття Гуку закону (1660), дослідження електропровідності металів – до встановлення Ома закону (1826), теплових властивостей – закону теплоємкостей Дюлонга і Пті (1819) (див. Дюлонга і Пті закон ) . Були відкриті основні магнітні властивості твердих тіл. В цей же час була побудована загальна теорія пружних властивостей твердих тіл (Л. М. А. Навьє, 1819–26, О. Л. Коші, 1830). Майже для всіх цих результатів характерне трактування твердого тіла як суцільного середовища, хоча вже значною частиною учених було визнано, що тверді тіла, що є в більшості своїй кристалами, володіють внутрішньою мікроскопічною структурою.

  Найважливіше значення для Ф. і всього природознавства мало відкриття закону збереження енергії, що зв'язало воєдино всі явища природи. В середині 19 ст дослідним дорогою була доведена еквівалентність кількості теплоти і роботи і т.ч. встановлено, що теплота є не якоюсь гіпотетичною невагомою субстанцією – теплород, а особливою формою енергії. У 40-х рр. 19 ст Ю. Р. Майєр, Дж. Джоуль і Г. Гельмгольц незалежно відкрили закон збереження і перетворення енергії. Закон збереження енергії став основним законом теорії теплових явищ (термодинаміки), отримавши назву першого початку термодинаміки .

  Ще до відкриття цього закону С. Карно в праці «Роздуму про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу» (1824) отримав результати, що послужили основою для ін. фундаментального закону теорії теплоти, – другого початку термодинаміки . Цей закон сформульований в роботах Р. Клаузіуса (1850) і В. Томсона (1851). Він є узагальненням дослідних даних, що свідчать про безповоротність теплових процесів в природі, і визначає спрямування можливих енергетичних процесів. Значну роль в побудові термодинаміки зіграли дослідження Ж. Л. Гей-Люссака, на основі яких Би. Клапейроном було знайдене рівняння стану ідеального газу, узагальнене надалі Д. І. Менделєєвим .

  Одночасно з розвитком термодинаміки розвивалася молекулярно-кінетична теорія теплових процесів. Це дозволило включити теплові процеси в рамки механічної картини світу і привело до відкриття нового типа законів – статистичних, в яких всі зв'язки між фізичними величинами носять імовірнісний характер.

  На першому етапі розвитку кінетичної теорії найбільш простий середовища – газу – Джоуль, Клаузіуса і ін. обчислили середні значення різних фізичних величин: швидкості молекул, числа їх зіткнень в секунду, довжини вільного пробігу і т.д. Була отримана залежність тиску газу від числа молекул в одиниці об'єму і середньою кінетичною енергії поступальної ходи молекул. Це дозволило розкрити фізичний сенс температури як заходи середньої кінетичної енергії молекул.

  Другий етап розвитку молекулярно-кінетичної теорії почався з робіт Дж. До. Максвелла . В 1859, ввівши вперше у Ф. поняття вірогідності, він знайшов закон розподілу молекул за швидкостями (див. Максвелла розподіл ) . Після цього можливості молекулярно-кінетичної теорії незвичайно розширилися і привели надалі до створення статистичної механіки. Л. Больцман побудував кінетичну теорію газів і дав статистичне обгрунтування законів термодинаміки. Основна проблема яку в значній мірі удалося вирішити Больцману, полягала в узгодженні оборотного в часі характеру руху окремих молекул з очевидною безповоротністю макроскопічних процесів. Термодинамічній рівновазі системи, по Больцману, відповідає максимум вірогідності даного стану. Безповоротність процесів пов'язана з прагненням систем до найбільш вірогідного стану. Велике значення мала доведена ним теорема про рівномірний розподіл середньої кінетичній енергії по мірах свободи.

  Класична статистична механіка була завершена в роботах Дж. В. Гіббса (1902), що створив метод розрахунку функцій розподілу для будь-яких систем (а не лише газів) в стані термодинамічної рівноваги. Загальне визнання статистична механіка отримала в 20 ст після створення А. Ейнштейном і М. Смолуховським (1905–06) на основі молекулярно-кінетичної теорії кількісної теорії броунівського руху, підтвердженою в дослідах Же. Б. Перрена .

  В 2-ій половині 19 ст тривалий процес вивчення електромагнітних явищ був завершений Максвеллом. У своїй основній роботі «Трактат про електрику і магнетизм» (1873) він встановив рівняння для електромагнітного поля (що носять його ім'я), які пояснювали всі відомі у той час факти з єдиної точки зору і дозволяли передбачати нові явища. Електромагнітну індукцію Максвелл інтерпретував як процес породження змінним магнітним полем вихрового електричного поля. Услід за цим він передбачив зворотний ефект – породження магнітного поля змінним електричним полем (див. Струм зсуву ) . Найважливішим результатом теорії Максвелла був вивід про скінченність швидкості поширення електромагнітних взаємодій, рівну швидкість світла. Експериментальне виявлення електромагнітних хвиль Р. Р. Герцем (1886–89) підтвердило справедливість цього виводу. З теорії Максвелла витікало, що світло має електромагнітну природу. Тим самим оптика стала одним з розділів електродинаміки. В самому кінці 19 ст П. Н. Лебедев виявив на досвіді і виміряв тиск світла, передбачений теорією Максвелла, а А. С. Попів вперше використовував електромагнітні хвилі для бездротового зв'язку.

  В 19 ст Р. Кирхгоф і Р. Бунзен заклали основи спектрального аналізу (1859). Продовжувався також розвиток механіки суцільних середовищ. У акустиці була розроблена теорія пружних коливань і хвиль (Гельмгольц, Дж. В. Релей і ін.). Виникла техніка здобуття низьких температур. Були отримані в рідкому стані всі гази, окрім гелію, а на початку 20 ст Х. Камерлінг-Оннес (1998) ожіжіл гелій.

  До кінця 19 ст Ф. представлялася сучасникам майже завершеної. Здавалося, що всі фізичні явища можна звести до механіки молекул (або атомів) і ефіру. Ефір розглядався як механічна середовище, в якому розігруються електромагнітні явища. Один з найбільших фізиків 19 ст – У. Томсон звертав увагу лише на два нез'ясовні факти: негативний результат Майкельсона досвіду по виявленню руху Землі відносно ефіру і незрозумілу з точки зору молекулярно-кінетичної теорії залежність теплоємності газів від температури. Проте саме ці факти з'явилися першою вказівкою на необхідність того, що передивляється основних представлень Ф. 19 ст Для пояснення цих і безліч ін. фактів, відкритих згодом, знадобилося створення теорії відносності і квантової механіки.

  Релятивістська і квантова фізика. Фізика атомного ядра і елементарних часток ( кінець 19 – 20 вв.(століття)).

  Настання нової епохи у Ф. було підготовлено відкриттям електрона Дж. Томсоном в 1897. З'ясувалося, що атоми не елементарні, а є складними системами, до складу яких входять електрони. Важливу роль в цьому відкритті зіграло дослідження електричних розрядів в газах.

  В кінці 19 – початку 20 вв.(століття) Х. Лоренц заклав основи електронної теорії.

  На початку 20 ст стало ясно, що електродинаміка вимагає того, що корінного передивляється уявлень про простір і час, лежачі в основі класичної механіки Ньютона. У 1905 Ейнштейн створив приватну (спеціальну) теорію відносності – нове вчення про простір і час. Ця теорія історично була підготовлена працями Лоренца і А. Пумнкаре .

  Досвід показував, що сформульований Галілеєм принцип відносності, згідно з яким механічні явища протікають однаково у всіх інерціальних системах відліку, справедливий і для електромагнітних явищ. Тому рівняння Максвелла не повинні змінювати свою форму (мають бути інваріантними) при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої. Проте виявилось, що це справедливо лише в тому випадку, якщо перетворення координат і часу при такому переході відмінні від перетворень Галілея, справедливих в механіці Ньютона. Лоренц знайшов ці перетворення ( Лоренца перетворення ) , але не зміг дати їм правильну інтерпретацію. Це було зроблено Ейнштейном в його приватній теорії відносності.

  Відкриття приватної теорії відносності показало обмеженість механічної картини світу. Спроби звести електромагнітні процеси до механічних процесів в гіпотетичному середовищі – ефірі виявилися неспроможними. Стало ясно, що електромагнітне поле є особливою формою матерії, поведінка якої не підкоряється законам механіки.

  В 1916 Ейнштейн побудував загальну теорію відносності – фізичну теорію простору, часу і тяжіння. Ця теорія ознаменувала новий етап в розвитку теорії тяжіння.

  На рубежі 19–20 вв.(століття), ще до створення спеціальної теорії відносності, належало початок найбільшої революції в області Ф., пов'язаною з виникненням і розвитком квантової теорії.

  В кінці 19 ст з'ясувалося, що розподіл енергії теплового випромінювання по спектру, виведене із закону класичної статистичної фізики про рівномірний розподіл енергії по мірах свободи протіворечит досвіду. З теорії виходило, що речовина повинна випромінювати електромагнітні хвилі при будь-якій температурі, втрачати енергію і охолоджуватися до абсолютного нуля, тобто що теплова рівновага між речовиною і випромінюванням неможлива. Проте повсякденний досвід перечив цьому виводу. Вихід був знайдений в 1900 М. Планком, що показав, що результати теорії узгоджуються з досвідом, якщо передбачити, в протиріччі з класичною електродинамікою, що атоми випускають електромагнітну енергію не безперервно, а окремими порціями – квантами. Енергія кожного такого кванта прямо пропорційна частоті, а коефіцієнт пропорційності є квант дії h = 6,6×10 -27 ерг × сік, що отримав згодом назву постійної Планка.

  В 1905 Ейнштейн розширив гіпотезу Планка передбачивши, що випромінювана порція електромагнітної енергії поширюється і поглинається також лише цілком, т. с. поводиться подібно до частки (пізніше вона була названа фотоном ) . На основі цієї гіпотези Ейнштейн пояснив закономірності фотоефекту, що не укладаються в рамки класичної електродинаміки.

  Т. о., на новому якісному рівні була відроджена корпускулярна теорія світла. Світло поводиться подібно до потоку часток (корпускул); проте одночасно йому властиві і хвилеві властивості, які виявляються, зокрема, в дифракції і інтерференції світла. Отже, несумісні з точки зору класичної Ф. хвилеві і корпускулярні властивості властиві світлу в рівній мірі (дуалізм світла). «Квантування» випромінювання приводило до виводу, що енергія внутріатомних рухів також може мінятися лише стрибкоподібно. Такий вивід був зроблений Н. Бором в 1913.

  До цього часу Е. Резерфорд (1911) на основі експериментів по розсіянню альфа-часток речовиною відкрив атомне ядро і побудував планетарну модель атома. У атомі Резерфорда електрони рухаються довкола ядра подібно до того, як планети рухаються довкола Сонця. Проте, згідно з електродинамікою Максвелла, такий атом нестійкий: електрони, рухаючись по кругових (або еліптичним) орбітах, випробовують прискорення, а отже, повинні безперервно випромінювати електромагнітні хвилі, втрачати енергію і, поступово наближаючись до ядра, врешті-решт (як показували розрахунки, за час порядку 10 -8 сік ) впасти на нього. Т. о., стійкість атомів і їх лінійчаті спектри виявилися нез'ясовними в рамках законів класичної Ф. Бор знайшов вихід з цієї трудності. Він постулював, що в атомах є особливі стаціонарні стани, в яких електрони не випромінюють. Випромінювання відбувається при переході з одного стаціонарного стану в інше. Дискретність енергії атома була підтверджена дослідами Дж. Франка і Г. Герца (1913–14) по вивченню зіткнень з атомами електронів уськ