Cтраница 2
Указанный том этого журнала содержит три классические статьи Эйнштейна. Одна из них посвящена квантовой интерпретации фотоэлектрического эффекта ( с. Следует отметить, что многие из результатов этой статьи были предвосхищены Лармором, Лоренцем и другими. Эйнштейна под заглавием Зависит ли инерция тела от его энергии. Ниже дается сокращенное изложение рассуждений Эйнштейна по этому вопросу. [16]
В своих размышлениях об элементарных процессах излучения С. И. Вавилов очень близко подходил к проблеме получения когерентного излучения от макроскопического ансамбля частиц. За десять лет до осуществления первого лазера он писал в Микроструктуре света: Исключена ли возможность получения когерентного света в течение достаточно длительного времени от двух разных частиц вещества, находящихся на расстоянии, измеряемом несколькими диаметрами частиц. Если две ( или больше) такие частицы находятся одновременно в возбужденном состоянии, длящемся очень значительное время по сравнению с периодом световых колебаний, то между ними неизбежно возникнет резонансное взаимодействие или ( в квантовой интерпретации) обменные силы... Вследствие этого излучение обеих частиц должно стать когерентным, связанным по фазе. Экспериментально для этого требуется очень сильное возбуждение... Нетрудно видеть, что описанная ситуация близка ( хотя, разумеется, и не адекватна) реализуемой в лазерах. [17]
На первый взгляд кажется, что благодаря наличию волн поляризованности ( 56.17 а) и (56.176) можно аналогично генерации волн с удвоенной частотой добиться генерации волн с частотами oi 02 и o) j - &2. Дело в том, что монохроматические волны в квантовой интерпретации представляются фотонами определенной частоты и импульса. [18]
Наряду с теми трудностями, к которым приводила электронная теория Лорентца, опиравшаяся на представление о неподвижном эфире, выяснились и другие затруднения этой теории. Накопившиеся затруднения вынудили Планка сформулировать теорию квантов ( 1900 г.), которая переносит идею прерывности ( дискретности), заимствованную из учения о молекулярном строении вещества, на электромагнитные процессы, в том числе и на процесс испускания света. Теория квантов устранила затруднения в вопросах излучения света нагретыми телами; она по-новому поставила всю проблему взаимодействия света и вещества, понимание которой невозможно без квантовой интерпретации. [19]
Наряду с теми трудностями, к которым приводила электронная теория Лорентца, опиравшаяся на представление о неподвижном гфире, выяснились и другие затруднения этой теории. Накопившиеся затруднения вынудили Планка сформулировать теорию квантов ( 1900 г.), которая переносит идею прерывности ( дискретности), заимствованную из учения о молекулярном строении вещества, на электромагнитные процессы, в том числе и на процесс испускания света. Теория квантов устранила затруднения в вопросах излучения света нагретыми телами; она по-новому поставила всю проблему взаимодействия света и вещества, понимание которой невозможно без квантовой интерпретации. [20]
Это уравнение показывает, что имеется определенная связь между плотностью частиц и квадратом волновой функции. Вероятностный характер такой системы легко продемонстрировать на примере рассмотрения дифракции светового луча при прохождении узкой щели. Если за щелью поместить фотографическую пластинку, то после необходимой экспозиции получается дифракционная картина, на которой будут видны темные и светлые области, соответствующие высокой и низкой интенсивности. Там, где интенсивность падающих на пластинку фотонов велика, после экспозиции появится темная область, а там, где интенсивность мала, - светлая. Если рассмотреть луч с очень малой интенсивностью, то очевидно, что мы не сможем точно указать, в какое место пластинки попадают фотоны. В наиболее темных местах пластинки вероятность попадания фотонов будет, конечно, наибольшей. Однако каждая область ограничена нерезко, что приводит к бесконечному множеству точек, в которых фотон мог бы удариться о пластинку. Итак, наши знания о местоположении фотона могут быть выражены с помощью вероятности, и мы приходим к заключению, что квадрат волновой функции выражает вероятность нахождения фотона в данном элементарном объеме. Безусловно, имеется аналогия между дифракцией светового луча и дифракцией пучка электронов. Можно было ожидать, что квантовая интерпретация, приемлемая для фотона, окажется применимой и для электрона. Поэтому можно постулировать, что квадрат волновой функции электрона пропорционален вероятности нахождения электрона в элементарном объеме dxdydz. Такое толкование - это просто постулат, который может оказаться соответствующим или несоответствующим действительности. До сих пор такая интерпретация, по-видимому, отвечает экспериментальным наблюдениям. Одним из наиболее значительных подтверждений применимости этого постулата является направленность связи в молекулах. [21]