Избранные научные труды. Том 1

Поучительным примером рассуждений такого рода является обсуждение экспериментов по спектрам поглощения. Строго говоря, нельзя сказать, как это часто делается ради краткости, что ярко выраженное поглощение одноатомными парами света, частота которого совпадает с частотой каких-либо линий спектра испускания атомов, вызывается процессами перехода, которые происходят в атомах паров под действием цугов волн падающего излучения, обладающего частотами линий поглощения. Появление этих линий в спектроскопе обусловлено уменьшением интенсивности падающих волн, которое происходит вследствие особенностей испускания вторичных сферических волн каждым из освещаемых атомов, в то время как индуцированные переходы появляются только в качестве сопровождающего эффекта, благодаря которому обеспечивается статистическое сохранение энергии. Наличие вторичных когерентных волн обусловливает в то же время аномальную дисперсию, связанную с линиями поглощения, что особенно ясно проявляется в открытом Вудом ² явлении селективного отражения от стенки сосуда, содержащего пары металла при достаточно высоком давлении. С другой стороны, индуцированные переходы между стационарными состояниями непосредственно наблюдаются в излучении флуоресценции, которое возникает благодаря присутствию небольшого числа атомов, переведённых при освещении в стационарное состояние с более высокой энергией. Как известно, излучение флуоресценции может быть подавлено примесью посторонних газов. Это явление объясняется столкновениями, которые приводят к значительному увеличению вероятности возвращения атомов, находившихся в стационарных состояниях с более высокой энергией, в их основное состояние. В то же время часть излучения флуоресценции, обусловленная вторичными когерентными волнами, вследствие наличия примеси постороннего газа будет, так же как и явления поглощения, дисперсии и отражения, подвергаться таким изменениям, которые могут быть связаны с уширением спектральных линий ³. Можно убедиться, что описание явлений поглощения, существенно отличающееся от приведённого выше, едва ли может быть оправдано, если можно будет показать, что селективное поглощение спектральных линий представляет собой явление, качественно не зависящее от интенсивности источника излучения, подобно тому, как это уже было установлено для обычных явлений отражения и преломления, для которых в той же мере подавляются переходы в среде (ср. I, гл. III, § 3).

² R. W. Wооd. Phil. Mag., 1915, 23, 689.

³ См., например: Chr. Füchtbauer, G. Joos. Phys. Zs., 1922, 23, 73.

Другим интересным примером является теория рассеяния света свободными электронами. Как было показано Комптоном, который воспользовался отражением рентгеновских лучей от кристаллов, это рассеяние сопровождается различным изменением частоты в различных направлениях в соответствии с характером излучения, которое в классической теории испускалось бы воображаемым движущимся источником. Как уже упоминалось, Комптон дал формальное объяснение этого эффекта на основе теории световых квантов, предположив, что электрон может поглотить квант падающего света и одновременно излучить световой квант в некотором другом направлении. При этом процессе электрон приобретает скорость в некотором направлении, которая, как и частота переизлучённого света, определяется законами сохранения энергии и импульса, причём каждому световому кванту приписывается энергия ℎν и импульс ℎν/𝑐.