Как рождаются и умирают кванты

Вы вошли в комнату и повернули выключатель. Зажглась лампочка, освещая стены, потолок, пол и все находящиеся здесь предметы. Но вот вы выключили лампочку, и комната снова погрузилась во мрак.

Откуда же взялись кванты света, когда горела лампочка, и куда они исчезли, когда она погасла? Неужели кванты возникли «из ничего» и так же бесследно исчезли?

Но ещё М. В. Ломоносов писал: «Все перемены в натуре случающиеся такого суть состояния* что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте»… «Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

В применении к рассматриваемому нами явлению это означает, что при испускании света светящееся тело «что-то» теряет, зато освещаемое «что-то» приобретает. Это «что-то», очевидно, и есть световые кванты. Возникает вполне естественный вопрос — откуда берутся все эти кванты, излучаемые светящимися телами.

Мы уже говорили, что электроны в атомах могут находиться на различных энергетических уровнях. Если электрон окажется на одном из повышенных уровней, то, пробыв там очень недолго, он возвращается на какой-либо из нижележащих уровней, в частности, на самый низкий, так называемый нормальный уровень. Избыток энергии, освобождаемый при таких переходах, может излучиться в виде кванта света, энергия которого равна разности

энергий электрона на верхнем и нижнем уровнях. Если же имеет место обратный процесс — попадание на атом света от постороннего источника, то квант, поглощаясь переведёт один из электронов на более высокий энергетический уровень, то есть вызовет возбуждение.

Было бы, однако, совершенно неверно представлять себе, что квант, поглотившись атомом, «сидит» в этом возбуждённом атоме, а затем при излучении «выскакивает» из него. Правильнее сказать, что атом и квант, взаимодействуя, превращаются в возбуждённый атом, а при обратном процессе, при излучении, возбуждённый атом превращается в две другие частицы — нормальный атом и квант.

На первый взгляд может показаться, что здесь не соблюдается закон сохранения материи. Квант, якобы, может из ничего «рождаться» или исчезать. На самом деле это неверно. Доказано, что превращение возбуждённого атома в нормальный атом и квант или обратное превращение нормального атома и кванта в возбуждённый атом происходит при полном соблюдении закона сохранения энергии.

Но по современным физическим представлениям между двумя основными величинами, которые характеризуют свойства движущейся материи, то есть между энергией и массой, всегда существует строгая

Страница 1 of 612...Last »