Cтраница 4
Как показали измерения, выполненные в широком температурном интервале, при высоких и особенно при низких температурах наблюдаются значительные отступления от закона Дюлонга и Пти. Таким образом, классическая теория теплоемкостей кристаллов имеет лишь очень ограниченную область применения даже в случае простейших атомных решеток. [46]
Из сказанного о сравнительной трудности квантовых и классических понятий следует, что когда в курсе встречается экспериментальный материал, позволяющий ввести те или иные квантовые представления или понятия, это безусловно необходимо делать. Речь при этом идет, конечно, не о количественном решении соответствующей квантовомеханической задачи, а об истолковании результатов эксперимента в рамках квантовомеханических представлений. Например, после того как изучена классическая теория теплоемкостей идеального газа, экспериментальная зависимость теплоемкости молекулярного водорода от температуры не менее удобна для этой цели, чем результаты опытов Штерна - Герлаха в атомной физике. [47]
Молекулярно-кинетическая теория позволяет с помощью простейших представлений вычислить теплоемкость газов, причем полученные значения теплоемкостей хорошо совпадают с опытными данными для многих газов при обычной температуре. В связи с этим приходится считать, что классическая теория теплоемкостей является приближенной, недостаточной для объяснения всей совокупности опытных данных. [48]
Точно таким же образом можно применить квантовую теорию осциллятора к многоатомным газам. В этом случае экспериментально определенная теплоемкость увеличивается с температурой в согласии с формулой Планка, примененной к молекулярным колебаниям. I, § 5 мы уже говорили, что классическая теория теплоемкости вынуждена считать, что движение электронов в атоме не дает вклада в энергию н что теплосодержание газа определяется только движением его молекул, которые рассматриваются как твердые образования. Объяснение этого факта, совершенно непонятного сточки зрения до-квантовой физики, состоят, разумеется, в том, что энергия связи электронов значительно больше средней энергии теплового движения ЬТ. При обычных н даже очень высоких температурах ни одни из этих осцилляторов не может возбудиться. Это сразу же - объясняет, почему внутриатомное движение не дает вклада в теплоемкость. [49]
Эта величина находится в хорошем согласии с той оценкой, которую мы сделали выше. И это значит, что главная причина расхождений между классической теорией теплоемкости и экспериментом, по-видимому, выявлена верно. [50]