Na konci devatenáctého století se zdálo, že vše podstatné bylo již ve fyzice dokázáno. Vědci se domnívali, že nic podstatného nelze v oblasti fyziky již objevit. Fyzika té doby se řídila Newtonovými pohybovými zákony. Klasická fyzika umožňovala kdykoli přesně předpovědět trajektorie a rychlosti částic.
Podle klasické fyziky existují dva základní druhy objektů – částice a vlna.
Částice je jakýkoli objekt (předmět), který může nabývat libovolnou rychlost, jeho energie se spojitě mění, kdykoli můžeme přesně určit jeho polohu a hmotnost.
Vlna nemá přesnou polohu, vyskytuje se na více místech zároveň. Můžeme určit frekvenci, úhlovou frekvenci, vlnovou délku.
Obr. 6 – zákon akce a reakce
Všechny látky jsou složeny z částic a poznatky molekulové fyziky můžeme vysvětlit pomocí Newtonových zákonů a vzájemného působení částic.
Jaké Newtonovy pohybové zákony znáte?
Existují dva druhy náboje, kladný je způsoben nedostatkem elektronů v obalu atomu, záporný jejich přebytkem. Částice s nábojem na sebe vzájemně působí elektrickou silou. Při pohybech nábojů vzniká magnetické pole.
Obr. 7 – vzájemné působení nabitých částic
Zdálo se, že klasická fyzika dokáže vysvětlit opravdu všechno. Koncem devatenáctého století se nahromadily informace, u kterých klasická fyzika selhávala.
Jednou z nich byla i otázka podstaty světla a elektromagnetického záření celkově. Od 17. do 19. století byly vypracovány dvě teorie podstaty světla:
- Newtonova korpuskulární teorie chápe světlo jako proud částic.
- Huygensova vlnová teorie chápe světlo jako vlnění.
Obr. 8 – interference světla
Některé jevy (odraz, lom, disperze světla) lze vysvětlit pomocí obou teorií. V 19. století však Fresnel a Young prováděli experimenty s difrakcí a interferencí světla a ty už se pomocí Newtonovy teorie vysvětlit nedaly. Proto byla všeobecně přijata teorie vlnová. Později tuto teorii zpřesnil Maxwell, který dokázal, že světlo je zvláštním případem elektromagnetického záření.
Ke konci 19. století se objevily důkazy, že elektromagnetické záření může mít vlnový i korpuskulární charakter.
Albert Einstein nazval částice, které tvoří elektromagnetické záření a mají i vlnový charakter, fotony. Lze u nich změřit frekvenci i vlnovou délku (vlastnosti vlnění) a zároveň při Comptonově jevu a fotoefektu se sráží s elektrony a předávají jim část své energie (vlastnost částic). Tento poznatek se nazývá korpuskulárně – vlnový dualizmus. Korpuskulárně - vlnový charakter vykazují i částice s nenulovou klidovou hmotností, například elektrony.