длины волны при рассеянии С. электронами, блестяще подтверждают представление о фотонах. Объяснение явления Комптона можно дать, лишь рассматривая это явление как столкновение фотонов и электронов, приводящее к перераспределению между ними энергии и импульса (рис. 18). Столь же решительные успехи были достигнуты благодаря квантовым представлениям и в теории атомных и молекулярных излучений, т. е. в теории линейчатых и полосатых спектров. Эмпирич. систематика линейчатых спектров приводила к результатам, противоречащим представлениям электромагнитной теории. Объяснение линейчатых спектров было дано в 1913 датским физиком Н. Бором (см.), к-рый допустил, вопреки представлениям классич. электродинамики, что в атоме существуют определённые устойчивые состояния, в к-рых атом не излучает С. Только при переходе из одного устойчивого состояния в другое атом излучает монохроматический С.
(одноцветный С., точнее С. определённой длины волны), частота к-рого пропорциональна разности энергии атома в обоих состояниях. При этом множителем пропорциональности снова является постоянная Планка. Теория атома, развитая Бором и затем усовершенствованная рядом выдающихся физиков — Зоммерфельдом, Бундом, Уленбеком и Гаудсмитом и др., — позволила сразу объяснить множество сложных закономерностей в оптич. спектрах. Несмотря на ряд недостатков, теория Бора и по наст, время является основой для расшифровки атомных и молекулярных спектров. Более того, она позволила объяснить периодич. систему элементов Менделеева, что до этого не удавалось сделать. В целом ряде случаев, однако, и теория Бора приводит к неточным ре, у зультатам. Ограничену ность теории Бора быS ла показана при разГ работке современной д' квантовой механики,’ -------- х представляющей основу современной теоРис. 18. Эффект Комптона. рии атома.
Блестящее развитие На рис. показаны цаправление кванта С. и его энер — квантовой теории и гия (у0 — частота) до Эйнстолкновения с электро
представлений ном, его направление и штейна о фотонах поэнергия hv (v — частота) ставило физику перед после столкновения, е — направление движения элек
фактом двойственной трона после столкновения. природы световых процессов — волновой и корпускулярной. Более того, такое двойственное представление вскоре (1924) было перенесено Де-Б ройлем и на элементарные частицы вещества, т. е. на атомы, молекулы, электроны ит. д. Оказалось, что всякому корпускулярному движению соответствует волновой процесс, позволяющий описать движение корпускул.
При этом междучисто корпускулярными характеристиками (напр., импульс, энергия) и чисто волновыми (длина волны, частота) были установлены определённые соотношения (соотношения де-Бройля). Эти волны, названные волнами материи, или, как их чаще называют, волнами де-Бройля, как затем выяснилось, имеют не только математический, но и физич. смысл.
Именно, по наблюдениям американских физиков Девиссона и Джермера в 1927, оказалось, что электроны при их движении через вещество подчиняются тем же диффракционным законам, как, напр., рентгеновские лучи (рис. 19).Отсюда с несомненностью следовало наличие у корпускул волновых свойств. Т. о., исключительное положение, в к-ром вначале оказались оптич. явления, стало всеобщим положением.
В 1926 Шредингер на основе де-бройлевских представлений разработал волновую механику, или, как её теперь принято называть, квантовую механику. Эта теория во всех вычислениях (в противоположность боровской теории) приводит к точным результатам. Истолкование этой двойственности волн и корпускул, столь характерной для современной физики, является ещё предметом дискуссии.
В 1932 амер, физик, Андерсон сделал исключительное по своему зна
РИС. 19. Схема диффракции чению открытие од
электронов: D — . диафрагма, новременного ВОЗЕ-'Экран. никновения положительных и отрицательных электронов при действии y-лучей на тяжёлые элементы. Положительный электрон — позитрон (см.) — до этого открытия вообще не был известен. Поэтому замечателен также самый факт его открытия. В 1934 было открыто столь же замечательное явление — одновременное исчезновение положительного и отрицательного электронов и возникновение на их месте двух у-квантов, фотонов с громадной энергией. Такое одновременное исчезновение зарядов получило (неправильное с методологии. точки зрения) название «аннигиляции материи» (точнее, вещества), а обратное явление — «рождения пары» (позитрона и электрона). Эти явления, которые для теории С. несомненно имеют первостепенное значение, предугадывались из теоретич. соображений англ. физика Дирака и усиленно изучаются в наст, время во всех странах.
III. Очерк современного учения о С.
Несмотря на двойственную природу световых процессов, корпускулярные и волновые свойства С. часто трактуются отдельно друг от друга. Тем не менее, в наст, время почти невозможно указать область оптики (за исключением явлений интерференции и диффракции С.), к-рая могла бы обойтись без квантовых представлений.
Излучение
света.
С. как электромагнитные
волны. Теория электромагнитного поля, разработанная Максвеллом, приводит к следствию, что если в непроводнике происходит изменение электрического или магнитного поля, то это изменение (возмущение) распространяется в окружающем пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью, равной скорости С. Электромагнитная теория 0. устанавливает тождество световых и электромагнитных волн.
Поэтому электродинамические уравнения Максвелла (см. Максвелла теория) для диэлектрика являются одновременно исходными уравнениями для световых процессов в прозрачной среде.
Световые волны, следовательно, представляют собой распространение в пространстве электрической и магнитной силы (см. рис. 20). Световые волны — поперечны, электрическая и магнитная силы перпендикулярны лучу и друг
