Cтраница 2
В то время как на основании законов распределения энергии излучения абсолютно черного тела, выведенных из классических концепций, никак нельзя объяснить экспериментальные данные во всей области спектра, квантовая гипотеза Планка успешно разрешила эту задачу. Из рисунка видно, что только теоретическая кривая Планка в точности совпадает с экспериментальными данными. [16]
В то время как на основании законов распределения энергии излучения абсолютно черного тела, выведенных из классических концепций, никак нельзя объяснить экспериментальные данные во всей области спектра, квантовая гипотеза Планка успешно разрешила эту задачу. Из рисунка видно, что только теоретическая кривая по Планку в точности совпадает с экспериментальными данными. Гипотеза Планка не включает в себя никакого развития классических идей, а, скорее, является полным отходом от господствовавших в то время представлений. Это значит, что любая система, способная к лучеиспусканию, должна обладать рядом энергетических состояний, и излучение может происходить тогда, когда система переходит из одного энергетического состояния в другое. Промежуточных между ними энергетических состояний не существует. [17]
Принято считать, что фотоэффект дает наиболее прямое экспериментальное доказательство квантовой природы излучения. Квантовая гипотеза и в самом деле позволяет непринужденно объяснить все основные экспериментальные закономерности фотоэффекта. Но тем не менее следует отметить, что эти закономерности получают исчерпывающее объяснение и в полуклассической теории взаимодействия излучения с веществом, рассматривающей вещество квантово-механически, а излучение - как классическое электромагнитное поле. [18]
В 1913 г. Бор применил квантовую гипотезу к атомным системам и вывел теоретически наблюдаемый спектр атома водорода. Успех квантовой гипотезы в объяснении излучения черного тела и спектра атомарного водорода обеспечил твердую основу для развития новой механики, которая может дать все результаты классической механики и правильные ответы на вопросы, которые классическая механика не могла разрешить. [19]
Объяснение законов фотоэффекта было дано Эйнштейном. Он опирался на квантовую гипотезу Планка ( разд. [20]
В книге показаны возникновение и эволюция основных понятий, принципов и методов термодинамики и статистической физики, рассмотрена история возникновения и развития этих дисциплин как общего раздела современной теоретической физики и как метода исследования свойств вещества и излучения. Большое внимание уделено истории возникновения квантовой гипотезы и созданию квантовой статистики. [21]
Этот эффект подавляет рост распределения Релея - Джинса при высоких частотах ( малых длинах волн) и, таким образом, устраняет ультрафиолетовую катастрофу. Таким образом, приходится признать правильность квантовой гипотезы Планка, а поскольку взаимодействие вещества и излучения является одним из важнейших физических процессов, не удивительно, что следствия этой гипотезы изменили все прежние представления о физической картине мира. [22]
Использовав постулаты, в основе которых лежала квантовая гипотеза, и принцип соответствия, Бор нашел составные части, из которых слагалась постоянная Ридберга, разгадав таким образом загадку эмпирических формул, что и явилось убедительным доказательством в пользу его теории. [23]
Он являлся одним из немногих физиков, которые рассматривали квантовую гипотезу Планка и Эйнштейна как новую, имеющую большие последствия концепцию, а не просто как умную, но недолговечную немецкую выдумку. [24]
Экспериментальное подтверждение идеи де Бройля об универсальности корпуску-лярно-волнового дуализма, ограниченность применения классической механики к микрообъектам, диктуемая соотношением неопределенностей, а также противоречие целого ряда экспериментов с применяемыми в начале XX в. Ее создание и развитие охватывает период с 1900 г. ( формулировка Планком квантовой гипотезы; см. § 200) до 20 - х годов XX в. [25]
Революционные идеи Планка были оценены по достоинству и получили дальнейшее развитие прежде всего в работах Эйнштейна. Он первый указал на то, что кроме теплового излучения существуют и другие явления, которые можно объяснить на основе квантовой гипотезы. Основанная на этих идеях количественная теория теплоемкости твердых тел была развита Дебаем. [26]
Работа Джинса, вызвавшая ультрафиолетовую катастрофу, датируется 1905 г.) Вин исходил из аналогии между наблюдаемой на опыте экспоненциальной зависимостью 1 / от tua / ( kT) в области высоких частот и максвелловским распределением молекул газа по скоростям. В теоретическом выводе формулы (9.24) Вин, развивая идеи русского физика В. А. Михель-сона, делает ряд произвольных допущений, содержащих в скрытом виде квантовую гипотезу о связи частоты излучения с энергией элементарного процесса испускания света. Но в области низких частот полученная Вином формула не давала хорошего описания эксперимеитальных данных. [27]
Но, как показывают изданные в 1906 г. его Лекции по теории теплового излучения, которые произвели глубокое впечатление мастерским описанием последовательных шагов, приведших к квантовой гипотезе, он никогда не забывал о своих квантах. [28]
Выведенная здесь формула для возмущения второго порядка для энергии полностью совпадает с формулой, полученной позднее квантовомеханическим путем. Работа [59], выполненная Иорданом и мной, применяет тот же метод для вычисления поглощения и излучения резонатора в поле излучения, имея своей целью устранить противоречие между классической теорией поля и квантовой гипотезой при выводе формулы излучения Планка. [29]
Но вывод закона излучения по методу Планка, приведенный в § 9.2, в какой-то мере неудовлетворителен, поскольку он во многом основан на законах классической физики и лишь частично использует квантовые представления. В самом деле, формула (9.14), связывающая спектральную плотность энергии равновесного излучения Uj ( T) со средней энергией е осциллятора, получена чисто классическим путем, так как поглощение и испускание света осциллятором рассчитывалось с помощью классической электродинамики, в то время как при нахождении е использована квантовая гипотеза о дискретных энергетических уровнях осциллятора. Успех такой эклектической теории связан со спецификой выбранной модели: для осциллятора, как это уже отмечалось при обсуждении классической теории дисперсии ( см. § 2.3), классическое и квантово-механическое рассмотрение процессов поглощения и испускания приводит к одинаковым результатам. [30]