История лазера. Научное издание
Шрифт:
Милликен, который первоначально РЅРµ верил РІ теорию Рйнштейна, дал лучшие проверки ее достоверности Рё получил Нобелевскую премию РїРѕ физике также Р·Р° эти результаты. Окончательное доказательство пришло позднее, РєРѕРіРґР° американский физик Артур Комптон (18921962) обнаружил РІ 1922 Рі., что рентгеновские лучи рассеиваются свободными электронами так, как если Р±С‹ РѕРЅРё были частицами СЃ энергией hf (f частота излучения) Рё СЃ импульсом hf/c, как Рё предсказывал Рйнштейн. Р’ частности, рассеянный
РќРѕ РІ самом начале научный РјРёСЂ того времени РЅРµ верил РІ теорию фотоэлектрического эффекта Рйнштейна. Р’ 1913 Рі. РІ РїРёСЃСЊРјРµ, РІ котором предлагалось избрать Рйнштейна членом РџСЂСѓСЃСЃРєРѕР№ академии Рё присудить профессорскую степень Рё РІ котором превозносились его работы Рё его способности, Макс Планк писал: РўРѕ, что РѕРЅ РёРЅРѕРіРґР° РЅРµ достигает цели РІ СЃРІРѕРёС… спекуляциях, как, например, РІ своей гипотезе световых квантов, РЅРµ может использовано против него.
Несколькими годами позднее, РІ 1916 Рі., Милликен, описывая СЃРІРѕРё экспериментальные подтверждения уравнения Рйнштейна для фотоэлектрического эффекта, писал Рѕ той же гипотезе: РЇ РЅРµ пытался представить РѕСЃРЅРѕРІСѓ для предположения, которое РІ то время было почти ничто.
Наконец, Рйнштейн получил Нобелевскую премию РІ 1921 Рі. РЅРµ Р·Р° СЃРІРѕСЋ теорию относительности, Р° как раз Р·Р° СЃРІРѕСЋ теорию фотоэлектрического эффекта.
Р’ 1906 Рі. Рйнштейн РІ своей работе, озаглавленной Theorie der Lichterzeugung und Lichtabsorption (Рѕ теории испускания Рё поглощения света), глубоко РІРЅРёРєРЅСѓР» РІ СЃРїРѕСЃРѕР±, каким Планк вывел закон черного тела, Рё пришел Рє выводу:
Поэтому РјС‹ должны рассмотреть следующий закон РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ квантовой теории Планка. Рнергия элементарного резонатора (осциллятора) может принимать только величины, которые кратны целым числам (РѕС‚ энергии кванта света); энергия резонатора изменяется скачками путем поглощения или испускания РІ целых числах [РѕС‚ той же самой величины].
Ртими словами Рйнштейн обострил внимание РЅР° том, что РѕРЅ рассматривал главным РІ теории излучения Планка, Р° именно, факт, что резонаторы РІ полости изменяют СЃРІРѕСЋ энергию только конечными величинами, С‚.Рµ. РЅРµ непрерывно, Р° скачками. Двумя годами позднее Лоренц пришел Рє такому же заключению, что Планк ввел совершенно РЅРѕРІСѓСЋ гипотезу, которая противоречит обычным законам электродинамики.
Р’ 1909 Рі., четыре РіРѕРґР° после его работы РїРѕ фотоэлектрическому эффекту, Рйнштейн опубликовал работу, РІ которой РѕРЅ продемонстрировал,
В ретроспективе интересно отметить, что в споре XVII в., о волновой или корпускулярной природе света между двумя гигантами (Ньютон и Гюйгенс) оба оппонента подходили каждый своим путем к двусторонней проблеме.
Рндуцированное излучение
Квантовая теория получила полное признание РЅР° первом Сольвеевском конгрессе, состоявшемся РІ 1911 Рі. РїСЂРё финансовой поддержке бельгийского ученого Ррнеста Сольве (18831922), который разработал промышленный СЃРїРѕСЃРѕР± производства СЃРѕРґС‹. Ртот конгресс был организован Вальтером Нернстом РІ 1911 Рі. СЃ целью спровоцировать открытую РґРёСЃРєСѓСЃСЃРёСЋ Рѕ РєСЂРёР·РёСЃРµ, вызванном введением РІ физику квантовых идей. Оставляя развитие квантовой теории, РјС‹ теперь вернемся Рє исследованиям света Рйнштейном.
Рйнштейн был сильно увлечен проблемой РїСЂРёСЂРѕРґС‹ света, Рё РІ 1915 1916 РіРі. опубликовал работу Strahlung-Emission und Absorption nach der Quantentheorie, которая является фундаментальной Рё кардинальной РІ нашей истории. РћРЅ продолжал размышлять над теорией черного тела Планка Рё искусственным РІ некотором смысле СЃРїРѕСЃРѕР±Рµ, каким РѕРЅ решил проблему, введя концепцию квантования энергии. Затем, РІ 1916 Рі., РѕРЅ опубликовал РЅРѕРІРѕРµ, крайне простое Рё изящное доказательство закона Планка Рё РІ то же самое время получил важные результаты, касающиеся испускания Рё поглощения света атомами Рё молекулами. Р’ этой работе впервые была введена концепция индуцированного излучения, которая является фундаментальной для лазерного эффекта. РћРЅ мастерски объединил классические законы СЃ новыми концепциями квантовой механики, которая РІ то время развивалась РїРѕРґ руководством Бора.
Рйнштейн рассматривал молекулы, заключенные РІ СЃРѕСЃСѓРґРµ. Согласно постулатам Бора, разработанным Рє тому времени, каждая молекула может иметь лишь дискретный набор состояний СЃ определенными энергиями. Если большое число таких молекул составляют газ РїСЂРё некоторой температуре, то вероятность РѕРґРЅРѕР№ молекулы находиться РІ определенном состоянии можно установить, применяя законы статистической механики, установленные Гиббсом, Максвеллом Рё Больцманом. Рйнштейн предположил, что молекулы обмениваются энергией СЃ излучением, которое присутствует РІ объеме Р·Р° счет трех процессов.