Как поджигается воздух

Вам приходилось наблюдать ночью грозу, когда молния, с грохотом разрывая облака, ярко освещает голубоватым светом всю окрестность? Что это, воздух вспыхивает так ослепительно ярко? Как он поджигается? Ученые разгадали эту загадку.

В обычных нормальных условиях атомы газа не излучают энергии. Они начинают ее излучать в том случае, когда газ обстреливается потоком быстрых частиц — электронов, альфа-частиц и других, или облучается коротковолновыми лучами — ультрафиолетовыми, рентгеновскими, гамма-лучами, словом тогда, когда атомам газа каким-либо образом сообщается излишек энергии, которую они отдают в виде излучения.

Если атом обладает этой излишней энергией, то про него говорят, что он «возбужден», а самый акт сообщения ему этой излишней энергии называют процессом возбуждения.

На рубеже XX столетия, в 1900 году, немецкий ученый Макс Планк, изучая законы теплового излучения абсолютно черного*) тела, пришел к выводу, что энергия распространяется

 

*) Абсолютно черным телом называют такое тело, которое поглощает 100% падающего на него излучения. Близким по свойствам к абсолютно черному телу является, например, сажа, которая поглощает 99% излучения.

 

не сплошным, непрерывным потоком, а отдельными мельчайшими порциями. Эти порции энергии он назвал квантами («квант» и означает «порция»). Кванты светового излучения называют фотонами. Между энергией фотона и длиной волны излучаемого света существует

image

Рис. 4. Энергетические уровни лития.

простое соотношение: чем больше энергия, тем меньше длина волны этого излучения.

Электроны в атоме могут двигаться не по любым орбитам, а лишь по определенным — «дозволенным»*). При этом если электрон движется по ближайшей к ядру орбите, то он обладает наименьшей энергией, что соответствует наиболее устойчивому состоянию атома. Этот запас энергии принимают за начало отсчета, т. е. за нуль (рис. 4). Если электрону извне сообщается дополнительная энергия,

 

*) Не правда ли, термин «дозволенные» производит странное впечатление? Кто это мог дозволить или запретить? Этот термин введен в науке — квантовой физике — на основании энергетических соображений. Ученые к нему привыкли и он уже не кажется странным. (Прим. ред.)

 

то он переходит на орбиту, более удаленную от ядра. В этом случае принято говорить, что электрон находится на более высоком энергетическом уровне. Характерно, что электрон может воспринять только такое количество энергии, какое необходимо для того, чтобы он смог попасть на один из «дозволенных» энергетических уровней. При этом энергию принято

Страница 1 of 212