Информация

Карта сайта

Эволюция arrow История вещей arrow Наука arrow Как увидеть кванты?
2014-04-22 07:10:40
Как увидеть кванты?
Печать E-mail
(0 голосов)

Один из выдающихся оптиков XX века — академик Сергей Иванович Вавиловдолго не мог привыкнуть к представлению о свете, состоящему из квантов, а затем… придумал способ наблюдать кванты невооруженным глазом и стал горячим сторонником квантовой теории.

С. И. Вавилов сделал много изобретений и открытий,и среди них — способ наблюдения квантов света невооруженным глазом.

 

В выводах Планка есть указание на то, как определить энергию одного кванта или фотона: необходимо частоту света умножить на постоянный множитель, вскоре получивший название постоянной Планка, равный крохотной величине: 6,67 • 10-27эрг.сек.

Сергей Иванович рассчитал, что самая маленькая освещенность, которую способен различить человеческий глаз, создается52 квантами зеленого света. Но если кванты существуют, то, в отличие от световых волн, они должны излучаться источником света не равномерно и непрерывно, а порциями различной величины: в одну секунду раскаленная вольфрамовая нить лампочки может «выбросить» 100 квантов, в следующую — 10 квантов,в третью секунду — 40 квантов и так далее. Сохраняется лишь одно условие — в среднем должны излучаться 52 кванта!

Чтобы убедиться в существовании квантов, необходимо внимательно смотреть на источник очень слабого света, излучение которого равномерно прерывается.

Сергей Иванович установил между наблюдателями и лампочкой вращающийся черный диск с прорезью. Диск совершал один оборот в секунду. Пока лампочка горела ярко, через прорезь всегда проходило в любую секунду равное количество света. Как только через лампочку стали пропускать меньший ток и ее свечение упало, Вавилов и его сотрудники увидели, что через отверстие в диске далеко не при каждом обороте проходит свет. Если лампочка в эту секунду излучает больше 52 квантов, глаз видит свет, если меньше — глаз ничего не видит.

«Глаз, таким образом,— писал С. И. Вавилов в своей книге«Глаз и Солнце»,— действительно «воочию» позволяет убедиться в квантовой, прерывной структуре света».

А. Г Столетов впервые обнаружил и подробно изучил явление фотоэффекта в вакууме

Будущий друг и коллега Планка, молодой Альберт Эйнштейн,вероятно, раньше, чем кто-либо другой, разглядел в квантовой гипотезе общий закон многих процессов, происходящих в природе. В статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн показывает, что к гипотезе квантов можно прийти, сравнивая излучение и идеальный газ. Законы, управляющие поведением среды в том и другом случае, оказываются настолько похожими, что логичный вывод: излучение, так же как и газ, состоит из мельчайших частичек — кажется неизбежным…

Эйнштейн пришел к убеждению, что не только свет, но и любое другое электромагнитное излучение можно рассматривать как поток квантов. Лишь энергия отдельного кванта в каждом конкретном проявлении изменяется.

Несколько поколений физиков трудились над тем, чтобы современные фотоэлементы, освещаемые светом лампы или Солнца, могли заменить электрохимические батарейки для питания радиоприемников. А люминесцентные лампы, впервые предложенные С. И. Вавиловым, значительно обогнали по яркости и экономичности не только старинные свечи, но и лампы накаливания.

Наиболее интересно с психологической точки зрения, что Эйнштейн в своих смелых и решительных взглядах на природу света долгое время не находил союзника в лице… самого Планка. Сомнения Планка в реальном существовании квантов продолжались так долго, что даже в 1912 году, рекомендуя Эйнштейна в действительные члены Прусской Академии наук, группа ученых во главе с Планком писала: «То, что в своих рассуждениях он иногда выходит за пределы цели, как, например, в своей гипотезе световых квантов, не следует слишком сильно ставить ему в упрек. Ибо, не решившись идти на риск, нельзя осуществить истинно нового, даже в самом точном естествознании».

Сомнениям был окончательно положен конец только после того, как квантовая гипотеза прекрасно объяснила два удивительных явления, обнаруженных экспериментально: фотоэффект и вынужденное излучение. Вероятно, читателю последней четверти XX века будет гораздо понятнее, если мы скажем, что вынужденное излучение — это явление, лежащее в основе работы лазеров.

 

 

 

http://www.thingshistory.com/

 

 
Этот день в истории
21 ноября
1783Воздушный шар братьев Жозефа-Мишеля и Жака-Этьенна Монгольфье впервые поднимает в воздух людей.
        cм. по теме: История воздухоплавания »
1877Изобретение Томасом Эдисоном фонографа.
1996В штаб-квартире ООН проводится Первый всемирный телевизионный форум.
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи