Электромагниттік өрістің дуалистік табиғаты туралы. Жарық кванты ұғымы.

Электромагниттік өрістің қасиеттерін зерттеу үстінде Максвелл мынадай сауалға жауап іздеді: егер айнымалы магнит өрісі электр өрісін тудыратын болса, табиғатта кері процесс болар ма екен? Өз кезегінде айнымалы электр өрісі магнит өрісін тудырмас па екен? Табиғаттың біртұтастығына, табиғат заңдарының ішкі құрылымының үйлесімділігіне кәміл сенгендіктен туған бұл ой Максвелл гипотезасының негізгі арқауы болып табылады.

Электр өрісінің өзгерісі кезінде магнит өрісінің пайда болуы.Максвелл мұндай протцесс табиғатта шынында да өтеді деп есептеді. Электр өрісі бойынша өзгеретін барлық жағдайда магнит өрісі пайда болады. Бұл электр өрісінің кернеулік сызықтары айнымалы магнит өрісінің индукция сызықтарын қамтып алатыны секілді, өрістің магнит индукциясының сызықтары электр өрісінің кернеулік сызықтарын қамтып алады. Бірақ мұнда электр өрісінің кернеулігі артқан кезде пайда болатын магнит өрісінің В индукция векторы Е векторының бағытымен оң бұранда түзеді. Электр өрісінің кернеулігі кеміген кезде магнит индукциясының В векторы бағыты Е векторы бағытымен сол бұранда түзіледі. Максвеллдің гипотезасы бойынша магнит өрісін, мысалы, конденсаторды заряттағанда кілтті қосқаннан кейін тек өткізгіштегі тоқ ғана емес, сонымен қатар конденсатордың астарлары арасындағы кеңістікте болатын айнымалы электр өрісі де тудырады. Әрі айнымалы электр өрісі, астарлардың арасында дәлме-дәл өткізгіштегідей электр тоғы болатын кездегідей магнит өрісін тудырады. Максвеллдің гипотезасы тәжірбиеде электромагниттік толқындардың табылуы арқылы дәлелденеді. Электромагниттік толқындар тек айнымалы магнит өрісі айнымалы магнит өрісінің тудыруының арқасында ғана пайда болады.

Электромагниттік өріс. Өзгермелі электр және магнит өрістерінің арасындағы байланыс ашылғаннан кейін бұл өрістердің жеке күйінде бір біріне тәуелсіз өмір сүре алмайтыны айқындалды. Кеңістікте айнымалы магнит өрісі жеке өзі емес электр өрісімен қатар пайда болады. Және керісінше айнымалы электр өрісі магнит өрісінсіз пайда бола алмайды.Тағы бір маңызды мәселе, электр өрісі магнит өрісінсіз немесе магнит өрісі электр өрісінсіз тек белгілі санақ жүйесінде қатысты ғана бола алады. Мәселен, тыныштықтағы заряд тек электр өрісін ғана тудырады. Бірақ заряд тек белгілі санақ жүйесіне қатысты ғана тыныштықта болатыны белгілі. Басқа санақ жүйелеріне қатысты ол қозғалыста бола алады, демек, магнит өрісін тудыра алады.Дәл осындай магнитпен байланыс қан санақ жүйесіне тек магнит өрісін ғана байқаған болар едік. Бірақ магнитке қатысты қозғалыстағы бақылаушы электр өрісін де аңғарады. Себебі, магнитпен салыстырғанда қозғалыстағы санақ жүйесіндегі магнит өрісі бақылаушы оған жақындаған сайын немесе одан алыстаған сайын уақыт бойынша өзгертеді. Уақыт бойынша айнымалы магит өрісі құйынды электр өрісін тудырады. Фотоэффект заңдарының теориялық түсiнiгiн 1905 жылы А.Эйнштейн бердi. Ол өз зерттеулерiнде М.Планктың кванттар жөнiндегi ұғымын одан әрi дамыта отырып, жарық тек кванттар түрiнде шығарылып ғана қоймайды, сонымен қатар кванттар түрiнде жұтылады да деп есептедi. Бұл жарық кванттарын ол фотондар деп атады. Эйнштейннiң бұл идеялары осы кезге дейiн үстемдiк етiп келген жарықтың толқындық теориясынан өзгеше, соны көзқарас едi. Бұл жерде жарықтың таралуы үздiксiз толқындық үрдiс ретiнде емес, ерекше жарық бөлшектерi – фотондардың с - ға тең жылдамдықпен қозғалатын ағыны ретiнде қарастырылады. Бұл тұрғыдан қарағанда, мәселен монохроматты жарыққа энергияларының мәндерi бiрдей, әрi hν-ге тең болатын фотондар сәйкес қойылады. Ал жарықтың затқа жұтылуы сәйкес фотондар осы затқа түскен кезде өз энергиясын түгелiмен заттың атомдары мен молекулаларына беруiмен түсiндiрiледi. Жарықтың табиғатына деген осы кванттық көзқарас фотоэффект құбылысының тәжiрибеден байқалатын барлық заңдылықтарын түсiндiруге мүмкiндiк бердi.