Cтраница 3
Старая квантовая теория, рассмотренная вскользь в предыдущих параграфах, успешно разрешала проблему строения атома водорода, однако в других задачах атомной физики она могла быть применена только полуэмпирически и притом лишь качественно. Рассмотрим, как преобразуется квантовая гипотеза Бора в новой теории и каково современное представление об атоме водорода. [31]
Поразительно, что Бозе оказался прав во всех трех случаях. Мне кажется, что со времени квантовой гипотезы Планка 1900 г. не было другого такого удачного выстрела наугад. [32]
Томсона, Лармора, Штарка и Эйнштейна, которые применили квантовую гипотезу для объяснения различных явлений; он, однако, проявил большую осторожность по отношению к возврату Эйнштейна к корпускулярной теории света. Главным аргументом является существование электростатических полей, которые, с точки зрения Эйнштейна, были бы чем-то совершенно отличным т полей излучения. [33]
Он смог показать, что система из гармонических осцилляторов с прерывным излуче-ниеи энергии позволяет объяснить форму кривой. Однако мысль, что излучение энергии происходит порциями ( квантами), не согласовывалась с классической теорией, поэтому квантовая гипотеза была принята неохотно. [34]
В следующей главе мы опишем эксперимент, основной целью которого явилась проверка справедливости некоторых постулатов Бора, но еще до постановки эксперимента уже было совершенно ясно, что Бор находится на правильном пути. Как мы уже говорили, теория Бора не только объяснила некоторые непонятные вещи, но дала нечто совершенно неожиданное: она помогла открыть природу загадочного огромного числа - постоянной Рид-берга. В период поисков значения этой постоянной Бор разработал метод, впоследствии названный им принципом соответствия. Суть его заключалась в том, что квантовая гипотеза строения атома в своем наиболее широком приложении должна прийти в соответствие с законами классической физики. В применении квантовой гипотезы к строению атома по Бору предельным случаем является дискретная орбита, расположенная на очень большом расстоянии от ядра, диаметр которой сравним разве что с радиоантенной. Такая орбита встречается в естественных условиях в том случае, когда атомы удалены друг от друга на весьма значительное расстояние. На Земле подобных условий не существует, однако они возможны на некоторых звездах, о чем говорят данные спектрального анализа света, испускаемого звездами. Бор установил, что для такой орбиты его теоретические предсказания действительно совпадают с классическими законами для радиоволн и других электромагнитных явлений макромира. [35]
В следующей главе мы опишем эксперимент, основной целью которого явилась проверка справедливости некоторых постулатов Бора, но еще до постановки эксперимента уже было совершенно ясно, что Бор находится на правильном пути. Как мы уже говорили, теория Бора не только объяснила некоторые непонятные вещи, но дала нечто совершенно неожиданное: она помогла открыть природу загадочного огромного числа - постоянной Рид-берга. В период поисков значения этой постоянной Бор разработал метод, впоследствии названный им принципом соответствия. Суть его заключалась в том, что квантовая гипотеза строения атома в своем наиболее широком приложении должна прийти в соответствие с законами классической физики. В применении квантовой гипотезы к строению атома по Бору предельным случаем является дискретная орбита, расположенная на очень большом расстоянии от ядра, диаметр которой сравним разве что с радиоантенной. Такая орбита встречается в естественных условиях в том случае, когда атомы удалены друг от друга на весьма значительное расстояние. На Земле подобных условий не существует, однако они возможны на некоторых звездах, о чем говорят данные спектрального анализа света, испускаемого звездами. Бор установил, что для такой орбиты его теоретические предсказания действительно совпадают с классическими законами для радиоволн и других электромагнитных явлений макромира. [36]
Я должен сказать несколько слов о наиболее важном из этих явлений, так называемом фотоэлектрическом эффекте. Если свет заданной частоты падает на металлическую пластинку, помещенную в высокий вакуум, то наблюдается вылет электронов из пластинки. Примечательной особенностью этого процесса является то, что от интенсивности освещения зависит только число вылетевших электронов, но не скорость их движения. Для понимания этого волновая теория оказывается бесполезной: так, при удалении пластинки от источника света падающая волна становилась бы слабее и более разреженной, и было бы совершенно непонятно, как может она при этом продолжать сообщать электрону прежнее количество энергии. Эйнштейн заметил, что это явление сразу становится понятным, если рассматривать свет не как волны, а как поток частиц; так, град пуль, посылаемый пулеметом, становится с расстоянием реже, но каждая пуля в отдельности сохраняет свою пробивную силу. Связав эту идею с квантовой гипотезой Планка, Эйнштейн предсказал, что энергия частицы света, а значит и вырванного из пластинки электрона, будет равняться частоте, умноженной на постоянную Планка. [37]