Избранные научные труды. Том 1

Рассмотрим прежде всего случай атомов в магнитном поле и исследуем влияние состояния поляризации возмущающего излучения на ту часть флуоресцентного света, которая вызвана возбуждёнными атомами. Поскольку поведение каждого такого атома в поле излучения установлено однозначно, каждое подобное влияние должно сводиться к тому, что вероятность возбуждения зависит от интенсивности только той компоненты светового колебания, которая в своем состоянии колебания совпадает с виртуальным осциллятором, соответствующим процессу перехода. Полученный отсюда результат согласуется со следствием классической теории, когда она применяется для рассмотрения рассеяния неизотропным гармоническим осциллятором. Отсюда недалеко до предположения, что состояние поляризации флуоресцентного света, вызываемого возбуждёнными атомами, то же, что и у излучения, рассеянного атомами в нормальном состоянии ¹.

¹ В связи с этим нужно принять во внимание, что из возбуждённого состояния в общем возможны несколько переходов. Это даёт простое квантово-теоретическое объяснение тому, что при освещении атома светом с частотой, соответствующей одной из его спектральных линий, флуоресцентный свет в общем будет содержать и свет, отвечающий другим спектральным линиям (ср.: N. Bohr. Zs. f. Phys., 1920, 2, 423). Как сообщили мне Крамерс и Гейзенберг, это явление имеет классический аналог: когда многократно периодическая атомная система реагирует на излучение, в электрическом моменте атома появляется не только вынужденное колебание, частота которого совпадает с частотой падающих волн, но также и такое вынужденное колебание, частота которого является комбинацией частоты падающего света и частот гармонических компонент, имеющихся в движении атома. Поэтому можно предположить, что и в общем случае у невырожденных атомных систем та часть флуоресцентного света, которая испускается атомами в нормальном состоянии, имеет тот же состав, что и та часть этого света, которая вызывается возбуждёнными атомами. Эта тема будет подробнее рассмотрена в работе указанных авторов, которая вскоре должна появиться. Там будет также показано, что как в случае флуоресценции, так и при дисперсии вне резонансной кривой упомянутый классический эффект ведёт к появлению новых комбинационных частот в рассеянном свете. Это новое явление было впервые предсказано Смекалом (Naturwiss., 1923, 11, 873) путём рассуждений, связанных с теорией световых квантов.

Если сравнить поведение атома в отсутствие магнитного поля со средним поведением многих атомов, находящихся в магнитных полях со всевозможными направлениями, распределёнными равномерно, то указанным способом мы получим определённую поляризацию флуоресцентного света. Но, как показывают простые соображения, степень поляризации будет существенно меньше, чем наблюдали Вуд и Эллет для поляризации флуоресцентного света без поля. В отсутствие магнитного поля всё-таки идёт речь, как было сказано выше, о случае вырождения. Если принять в расчёт атомное ядро, то возможность изменения оси импульса электронов приводит к тому, что резонансное действие поля излучения на это движение уже по классической теории совершенно иное, чем неизотропного осциллятора. По-видимому, влияние поля излучения на электрический момент атома зависит не только от состояния гармонических компонент колебаний в момент резонанса, но и от величины полного момента импульса электронов. В квантовой теории аналогичное обстоятельство проявляется в том, что вследствие вырождения ось атома в процессе возмущения может менять направление на конечный угол. Совокупность виртуальных осцилляторов, соответствующих возможным переходам, обнаруживает степень поляризации, подобную той, которая ожидается, согласно классической теории, для вызванных облучением вынужденных колебаний электрического момента атома. Часть флуоресцентного света, порождаемая рассеянием атома в нормальном состоянии, обнаруживает, следовательно, соответствующую степень поляризации. Такая же степень поляризации получается и для той части флуоресцентного света, которая излучается возбуждёнными атомами, если принять ещё предположение, что состояние колебания осцилляторов, соответствующих возвращению в нормальное состояние, в отношении направления главных осей колебаний совпадает или по крайней мере близко подходит к состоянию колебания виртуальных осцилляторов, сопоставляемых процессу возбуждения.