нов совершенно не зависит от энергии световой В., или от расстояния, на к-ром находится’светящаяся точка, освещающая тело.
Живая сила, или скорость электронов, зависит только от частоты п падающего света.
Т. о., световая энергия, повидимому, не распределяется равномерно по расширяющимся сферам, как того требует волновая теория, но концентрирована в отдельных местах. На опыте найдено, что живая сила электронов в фото-эффекте й=7т — р, где р — нек-рая величина, зависящая от свойств данного вещества, п — частота и h — универсальная постоянная природы. Следовательно, существует закон природы, трудно совместимый с волновой теорией, который утверждает, что превращение лучистой энергии с частотою п в живую силу происходит только целыми порциями hn (световыми квантами). Постоянная h, впервые введенная Планком, называется квантом действия. Когда световой квант поглощается телом, и его энергия переходит в живую силу электрона, то эта последняя должна равняться hn, вычет р определяется неизбежными тратами энергии электрона на пути изнутри тела наружу.
Этот закон превращения, «закон Эйнштейна», имеет силу и в обратном случае, когда механическая энергия переходит в световую. Когда механическая система переходит от состояния с бблыней энергией Е2 в состояние с меньшей энергией Et и освободившаяся энергия превращается в излучение, то, по «теории квантов», при этом всегда освобождается только один световой квант hn, т. е. Е2 — E±=hn. Это соотношение было применено Н. Бором для объяснения спектральн. законов светящихся тел. Бор предполагает, что у атомов имеются только определенные «уровни» энергии Ег, Е2, Е3,... и что при переходе атома из состояния с высшим уровнем в состояние с низшим уровнем освобождающаяся энергия полностью может переходить в излучение с частотою п = =
Эта формула, называемая «условием частот Бора», заменяет теперь прежнее предположение о том, что частота световых колебаний определяется частотою колеблющегося электрона. Оба постулата теории квантов — существование прерывных уровней энергии и условие частот — несовместимы с прежней механикой и учением об электромагнитном излучении и существенно суживают значение волнового учения как основы физики.
VIII. Материя как волновое движение (волны де Бройля).
В последнее время Л. де Бройль (L. de Broglie) предложил следующее толкование затруднений, связанных с квантовыми явлениями. Подобно тому, как законы геометрич. оптики, — правильное образование тени препятствием, — теряют силу, когда размеры препятствия такого же порядка, как й длина В., так и законы механики теряют силу в применении к столь малым объектам, каковы электроны и их орбиты в атоме. По аналогии с волновой оптикой, дополняющей и исправляющей геометрическую введением интерференции и дифракции, учение о дви 754
жении в малых пространствах должно быть заменено «волновой механиксй». Каждая материальная точка для де Бройля является стоячей В., частота которой п определяется формулой nic02=hn, если точка покоится неподвижно в области, свободной от внешних сил; здесь т — масса точки, с0 — скорость света в пустоте, h — квант действия. Амплитуда этой волны имеет максимум в самой точке и постепенно опускается во внешнем пространстве, в бесконечности, до нуля; поэтому длина В. Л и скорость с должны быть бесконечно большими. Если материальная точка движется со скоростью г;, то ей соответствует поступательная «В. де Бройля» со скоростью с= — v, 7 т. е. с длиною В. пЛ= — mv= — • В атоме В., соответствующие отдельным электронам, со скоростями и длинами В., зависящими от силового поля, складываются в систему стоячих В. с частотами п±, п2, п3,..., характерными для данного сорта атомов.
Эти собственные частоты заменяют «уровни энергии» прежней теории квантов. Условие частот Бора заменяется здесь предположением, что частоты электромагнитных волн, излучаемых атомом, определяются биениями (ср. главу II) стоячих В. де Бройля, т. е. разностями пк — nt. Взаимодействие масс заменяется взаимодействием волн, т. е. сводится к интерференции. Гипотеза де Бройля была развита Шредингером в математически последовательную теорию. Основная тенденция этой теории — не слияние материи и света в понятии движущейся частицы, но, наоборот, сведение движения самой материи к понятию В. Т. о., учение о В. снова приобретает центральное положение в ' физике.
Теперь говорят не тдлько о дифракции света, но и о дифракции материи, — напр., потока электронов, — на кристаллической решотке.
Для длины В. Л по формуле Л= получается для атома водорода и скорости электрона, движущегося около ядра, значение порядка 10~8 см, сравнимое с расстоянием между атомами в твердом теле. Поэтому такое твердое тело, если оно имеет регулярную структуру кристалла, может служить для электронов дифракционной решоткой, так же как и для лучей Рентгена, длина В. которых такого же порядка. Дифракция электронов на кристаллах действительно обнаружена. Ф. Франк (Ph. Frank, Прага).
IX. Морские волны.
Главной причиной, вызывающей волнообразование на поверхности моря, является ветер. Самый процесс возникновения волн, согласно новейшим исследованиям Джефри, может быть разбит на несколько этапов.
Первоначально, когда ветер только начинает дуть и когда скорость его не превышает 1 м в сек., движение воздуха совершенно не изменяет вида водной поверхности, всегда не совсем ^плоской, покрытой небольшими случайными выступами и впадинами. Лишь после того, как скорость ветра достигает 1, 1 м/сек., на поверхности воды начинают появляться первые признаки В. — маленьких, коротких, бегущих правильными рядами. При дальнейш. возрастании скорости
