Избранные научные труды

Итак, чтобы учесть явления отражения и дисперсии, по-видимому, надо предположить, что реакция атома на поле излучения аналогична реакции системы электрически заряженных частиц в классической теории. Атом представляет собой в этом случае источник вторичных волн, когерентных с исходным полем излучения. Как уже указывалось в гл. I, это даёт прежде всего непосредственный вывод характерных для квантовой теории требований стабильности стационарных состояний, ибо реакция атома на воздействие поля излучения вообще не может быть и приближённо определена на основе классической теории ¹. Это парадоксальное противоречие классической теории дисперсии постулатам квантовой теории в дальнейшем, при более детальном сравнении теоретических представлений о строении атома с результатами эксперимента, выявится ещё ярче.

¹ Ср.: С. W. Оsееn, Phys. Zs., 1915,16, 395, где это положение особо подчёркивалось в связи с его критикой теории дисперсии Дебая, в которой сделана попытка определить дисперсию газов в свете классической теории с помощью моделей молекулы, основанных на квантовой теории. См. также: N. Bohr. Abh. "uber Atombau, S. 138—139 и P. S. Epstein. Zs. f. Phys., 1922, 9, 92.

С одной стороны, явления дисперсии в газах показывают, что по аналогии с системой гармонических осцилляторов процесс дисперсии в хорошем приближении может быть описан с помощью классической электронной теории, если частоты собственных колебаний этих осцилляторов приравнять частотам линий наблюдавшихся спектров поглощения исследовавшихся газов. С другой стороны, согласно постулатам квантовой теории, частоты этих линий поглощения не связаны с движением электронов в нормальном состоянии атома, так как в соответствии с условием частот они определяются разностью энергий атома в двух различных состояниях, одно из которых является возмущённым.

В соответствии с формой квантовой теории, положенной в основу настоящей работы, явления дисперсии должны объясняться таким образом, что реакция атома на излучение связывается с неизвестным механизмом, который применяется также для объяснения испускания излучения при переходах между стационарными состояниями. Чтобы учесть результаты наблюдений, надо принять, что этот механизм, названный в предыдущем параграфе принципом связи, будет действителен и при явлениях облучения атома. В результате этого полная реакция большого числа атомов будет такой же, как и реакция нескольких гармонических осцилляторов в классической теории, если частоты этих осцилляторов равны частотам испускаемого атомом излучения при возможных процессах перехода, а относительное число их определяется вероятностью появления таких процессов перехода под действием облучения.

Такая схема впервые была подробно рассмотрена в работе Ладенбурга ², где он весьма интересным и оригинальным образом попытался установить непосредственную связь между величинами, являющимися, в соответствии с классической теорией, мерой количественного описания явлений дисперсии, и эйнштейновскими коэффициентами, рассмотренными во второй главе при выводе законов теплового излучения. В связи с этим интересно напомнить, что коэффициенты, о которых идёт речь, заимствованы из измерений спектров поглощения с некоторыми дополнительными предположениями. Эти спектры позволяют непосредственно наблюдать ослабление исходного цуга волн, обусловленное рассеянием ¹. Согласно постулатам квантовой теории, собственное поглощение состоит не только в равномерном уменьшении энергии цуга волн, но и в обмене энергией отдельного атома с полем излучения, подчиняющемся дискретным законам. Доказательство поглощения такого рода можно весьма наглядно получить путём наблюдения действия этого поглощения на облучённые атомы, выражающегося в так называемом резонансном излучении, при котором нет когерентности с падающим цугом волн ^{2, 3}.

² E. Ladenburg. Zs. f. Phys., 1921, 4, 451.

¹ Как известно, такая трактовка была специально предложена Юлиусом в его теории Солнца. В связи с этим можно сослаться на недавно появившуюся работу X. Гроота (Physica, 1921, 1, 7), в которой речь идёт об аналогичной проблеме значения дисперсии для светового давления.

² См.: N. Bohr. Zs. f. Phys., 1920, 2, 423 (статья 14), где рассматриваются явления резонансного излучения в их связи с квантовой теорией. См. также: J. Franck. Zs. f. Phys., 1922, 9, 259, где гашение резонансного излучения в присутствии посторонних газов рассматривается как следствие соударений второго рода (гл. I, примечание 1 на стр. 493).