Избранные научные труды

До сих пор при исследовании процессов излучения мы обращали внимание только на такие процессы, в которых участвуют замкнутые системы, стационарные состояния которых могут быть определены с помощью условий (А). При исследовании незамкнутых систем, где будет рассматриваться главным образом взаимодействие двух или многих атомных систем, мы получим существенно другие соотношения, которые, однако, в определённом объёме могут исследоваться на основе приведённых выше постулатов. Как уже упоминалось в предыдущей главе, первый постулат требует, чтобы два атома, вступающие во взаимодействие как до, так и после процесса, находились в стационарном состоянии. При этом важно упомянуть о том, что стационарные состояния определяются только относительным движением частиц в каждом атоме, в связи с чем указанное требование ничего не говорит об относительном движении обеих атомных систем после взаимодействия, если они находятся на большом расстоянии друг от друга. Можно ожидать, что это движение, не говоря уже о движении системы в целом, будет определяться условиями типа (А) только в тех случаях, когда взаимодействие приводит к объединению систем. Простейшим примером такого процесса является «столкновение» свободного электрона с положительным ионом, которое при известных условиях может привести к связыванию электрона атомом, сопровождаемому испусканием излучения. Исходя из второго постулата мы получаем возможность более широкого применения принципа соответствия для такого процесса, поскольку изменение электрического момента объединённой системы во времени, если движение описывается приближённо уравнениями (1), содержит гармонические компоненты всех возможных частот, т. е. электрический момент может быть представлен в виде интеграла Фурье вместо тригонометрического ряда (2). Это соответствует условию, что на основе неопределённости относительного движения обоих атомов до и после процесса можно представить себе процессы излучения, где частота излучения, вычисленная из соотношения (В), может принимать все возможные значения, непрерывно распределённые в некотором интервале. Тем самым на основе квантовой теории по аналогии с представлениями классической теории мы получаем возможность формального представления так называемых непрерывных спектров в виде линейчатых спектров замкнутых атомных систем многократно периодического характера ¹. Однако здесь также отчётливо проявляется различие между представлениями обеих теорий, поскольку, как известно, в настоящее время квантовая теория даёт объяснение появлению резкой границы частотной области со стороны коротких волн, например, в рентгеновской области, если антикатод бомбардируется электронами с заданной скоростью. Как известно, эти граничные частоты могут быть получены непосредственно из соотношений (В), если для E'-E'' подставить кинетическую энергию электрона. Едва ли надо напоминать о том, что это явление представляет собой «обратный» фотоэлектрический эффект, описанный Эйнштейном в его известной теории. Именно благодаря определению этой границы, где после взаимодействия относительная скорость электрона и атома обращается в нуль, использование соотношения (В) применительно к процессу излучения, по-видимому, правомерно. При этом мы должны иметь дело с явлением, которое может стать «обратным» благодаря поглощению монохроматического излучения. Вопрос о строгой применимости второго постулата при взаимодействии электрона с атомарным ионом, не приводящем к объединению их, является причиной появления различного рода трудностей. При попытке применить условие (В) прежде всего встаёт рассмотренный в предыдущем параграфе вопрос о выборе системы координат, в которой должна измеряться частота цуга волн. Так как электрон вследствие незначительности своей массы приобретает при столкновении гораздо большее ускорение из классической теории следует, что система координат должна определяться в первую очередь движением электрона до и после столкновения. Это особенно ясно при рассмотрении предельного случая, когда скорость электрона во время столкновения изменяется по величине и направлению совсем незначительно. Это позволяет объяснить известную асимметрию распределения непрерывного рентгеновского излучения антикатода с учётом направления падающих электронов, для которой, как известно, классическая теория даёт ответ в общих чертах. С точки зрения квантовой теории, наличие асимметрии является подтверждением того, что могут существовать процессы излучения, при которых электроны после столкновения с атомом лишь частично теряют свою скорость относительно атома ¹. Парадокс, заключающийся в том, что такая асимметрия не имеет места для частоты указанной выше резкой границы области излучения, определяемой с помощью квантовой теории, находит на основе наших рассуждений естественное объяснение. В самом деле, на этой границе имеют место элементарные процессы, когда после соударения электроны оказываются связанными и в среднем не обладают никакой скоростью относительно атомов антикатода.