Избранные научные труды. Том 1

Такое совпадение состояний колебания осцилляторов вряд ли достигается просто предположением об ориентации атомных осей возмущающим процессом. Направления осей возбуждённых атомов не распределяются равномерно в пространстве, и вследствие возможности вращения осей при самом возбуждении ориентация будет выражена, по-видимому, значительно сильнее, чем можно было ожидать для среднего поведения атома в магнитных полях с равномерно распределёнными направлениями. В случае рассматриваемой ртутной линии ни одна из этих ориентаций не будет достаточной для объяснения наблюдаемой степени поляризации флуоресцентного света. Согласно квантово-теоретическому толкованию закономерностей спектральных серий предполагается, что процесс перехода, связанный с появлением этой линии, соответствует циркулярной гармонической компоненте, перпендикулярной оси атома. Если бы свойства излучения в возбуждённом состоянии были бы того же рода, что и для излучения, связанного с таким колебанием, то такая высокая поляризация не могла бы наблюдаться в каждом пространственном направлении.

Как указывалось выше, вследствие этого виртуальные осцилляторы для вырожденной системы не определяются однозначно движением частиц в стационарных состояниях. Состояние колебания такого осциллятора в возбуждённом атоме, следовательно, может в нашем случае зависеть от способа возбуждения атома, в особенности от направления светового вектора возбуждающего излучения. Несмотря на то что это предположение вызывает известную формальную аналогию с классической теорией, оно вряд ли противоречит смыслу квантовой теории. Речь идёт скорее о характерной для квантовой теории черте, в то время как отсутствие прямой связи между излучением и движением атома, которую мы уже привыкли принимать для частот при объяснении спектров, здесь распространяется на поляризацию. При этом требуемое принципом соответствия асимптотическое совпадение выводов классической и квантовой теорий в пределе, где соседние стационарные состояния сравнительно мало отличаются друг от друга, всё-таки всегда имеет место. Количественное рассмотрение проблемы на этой основе ещё не проведено, однако оно должно обнаружить внутреннюю взаимозависимость между упомянутыми поляризационными явлениями и строением атомов. Этого, по-видимому, требует и замеченное Вудом и Эллетом различие флуоресцентных явлении в парах ртути и натрия ¹.

1 Результаты исследования Крамерсом механического воздействия осциллирующих силовых полей на вырожденные системы, которое было предпринято с целью создания такой теории, будут в будущем опубликованы. Впрочем, Гейзенберг обратил моё внимание на то, что представляется возможным получить количественные данные для явлений флуоресценции в отсутствие магнитного поля путём простого сравнения с теорией эффекта Зеемана. Для этого необходимо ещё учитывать предлагаемое принципом соответствия квантовое требование устойчивости. Как показывает Гейзенберг в работе, которая появится в скором времени, это требование выражается в том, что при облучении линейно-поляризованным светом в первом приближении магнитное поле не оказывает влияния на явления флуоресценции, если направление поля параллельно направлению электрического вектора этого света.

Мы рассмотрели в какой-то степени только оба предельных случая: влияние сильных магнитных полей на поляризацию флуоресцентного света и структуру света в отсутствие внешних полей. Но опыты Вуда и Эллета показывают, что при увеличении напряжённости поля явления флуоресценции претерпевают постепенные изменения так, как этого и следовало ожидать, согласно классической теории зееман-эффекта. По квантовым представлениям, мы имеем здесь дело со случаем, когда нельзя произвести ясно выраженное квантование, потому что вызванные внешним полем новые периоды в движении не малы по сравнению со средним временем жизни стационарных состояний, а следовательно, обусловленный наличием внешних полей периодичный характер движения не скажется. В пределе очень слабых полей, когда новые периоды ещё велики по сравнению со временем жизни частиц, необходимо учитывать почти равномерное статистическое распределение направлений осей атомов. При увеличении напряжённости поля статистическое распределение осей атомов постепенно сосредоточивается вокруг дискретно распределённых направлений осей, что соответствует граничному случаю, когда каждый встречающийся в движении период может считаться малым в сравнении со временем жизни.