Процесс поглощения или излучения света атомом всегда сопровождается переходом атома из одного стационарного состояния в другое, причем если Ek — Ei — разность энергий рассматриваемых стационарных состояний, то при Ек>Ег (к — номер начального состояния, I — конечного) излучается, а при Ек < Ег поглощается световая волна, имеющая почти монохроматическую частоту vkl, определяемую законом Н. Бора Из этого следует, что атом может поглощать или испускать только свет определенных частот, а именно частот, соответствующих энергетически возможным переходам в атоме из одного состояния в другое. — Соответствие, устанавливаемое соотношением Бора между частотами излучения vkl и энергиями Ек и Ег разных стационарных состояний, позволяет определить последние спектроскопически, т. е. на основе экспериментальных измерений частоты vkl спектров поглощения или испускания рассматриваемого вещества. Свечение газа или какого-либо иного тела есть явление статистического характера, так как в процессе участвует громадное число отдельных атомов, то поглощающих то испускающих свет. Каждый отдельный атом испускает (или поглощает) отдельный фотон, причем этот акт испускания или поглощения происходит не только с изменением энергии атома, но еще сопровождается реакцией отдачи, т. е. атом испытывает изменение количества движения, — другими словами, процесс происходит так, как если бы это был процесс поглощения или испускания атомом световой частицы (фотона), имеющей энергию E = hvkl и количество движения h vki -> р = ~^п, где п — единичный вектор, а с — скорость света (см. Квантовая теория света).
Не все переходы из одного стационарного состояния в другое возможны. Переход характеризуется количественно вероятностью его — Wki. Вероятности переходов между различными стационарными состояниями различны по величине, и для большинства переходов эта вероятность равна нолю. По принятой в спектроскопии терминологии такие переходы называются запрещенными. Возможность того или иного перехода тесно связана с законом сохранения момента количества движения.
Напомним, что излучение электронной системы определяется ее электрическим моментом, к-рый можно расчленить на дипольный, квадрупольный и т. д., соответственно чему расчленится и излучение атома. При обычных условиях достаточно ограничиться рассмотрением дипольного излучения, т. к. остальное ничтожно по интенсивности. Если рассматривать дипольное излучение атома, то, как показывает расчет, возможны лишь переходы между стационарными состояниями, квантовые числа к-рых jk и р, введенные выше, связаны одним из следующих соотношений:
=А + = /& = 71Свет, излучаемый при этих перехода^, имеет различные поляризационные свойства.
Вероятность перехода определяет интенсивность свечения, являющуюся следовательно статистической величиной. Важно еще иметь в виду, что если атом не подвергается влияниям, нарушающим его изотропию, напр. влияниювнешнего магнитного или электрического поля, то каждое из энергетических состояний является в сущности совмещением (2) + 1) энергетических состояний, каждое из к-рых имеет одно и то же значение энергии и момента количества движения. Другими словами, энергетическое состояние с заданным значением квантового числа j имеет статистический вес (2j 4—1) или, пользуясь терминологией спектроскопии, является «вырожденным» или «кратным».
Внешнее магнитное поле уничтожает изотропию и расщепляет энергетическое состояние на (2) 4—1) отдельных, каждое из к-рых имеет несколько отличный от другого запас энергии. Соответственно расщеплению энергетических состояний происходит и расщепление спектральных линий. В этом состоит Зееман-эффект (см. Зеемана явление). Аналогичное явление имеет место и при влиянии электрического поля (см. Штарк-эффект), но следует отметить, что электрическое поле не полностью расщепляет энергетические уровни.
Лит.: Френкель Я. И., Волновая механика, ч. 1 и 2, Л. — М.» 1934; Фриш С. Э., Атомные спектры, Л. — М., 1934; Теренин А. Н., Введение в спектроскопию, Л., 1935; Никольский К. В., Квантовая механика молекулы, м. — л., 1934. к. Никольский.
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ, см. Те плоемкость, Квантовая теория металлов.
КВАНТОВАЯ ХИМИЯ, является современным этапом развития наших знаний о природе сил химической связи, заставляющих атомы сцепляться в молекулы, и выясняет специфическую способность этих сил давать насыщенные молекулы, неспособные в дальнейшем вступать в химическое соединение с другими атомами (проблема валентности). К. х. с успехом применяется к разнообразным вопросам химической кинетики, абсорбции и катализа. Характерным для К. х. является учет роли элементарного кванта действия. Ее развитие обусловлено появлением квантовой волновой механики (см. Квантовая механика). С точки зрения последней вопрос о природе и свойствах сил химической связи сводится к вопросу об устойчивости конфигурации ядер, в поле к-рых движутся электроны. При устойчивой конфигурации мы имеем дело с молекулой (или радикалом) в том обычном смысле слова, в к-ром его понимают химики; в случае неустойчивой конфигурации мы в К. х. все же продолжаем говорить о неустойчивой молекуле, к-рая стремится диссоциироваться.
Пусть молекула состоит из атомов А, В, С,..., каждый с числом электронов па, пь, пс и т. д.
Методы квантовой механики дают нам принципиальную возможность вычислить энергию молекулы W = W(Rab, RaCi RbCi...) как функцию взаимных расстояний Rab, Rac между ядрами составляющих молекулу атомов А, В, С. Если при нек-ром значении Rab = R°ab, Rac = Rac энергия W (Rabt Eac, Rbc) достигает минимума, то эти значения дают расстояния между ядрами в состоянии равновесия. Если же функция энергии не имеет минимума, то мы имеем дело с неустойчивой молекулой. Квантовая механика дает лишь принципиальную возможность вычислить энергию заданной молекулы. Математические трудности, стоящие на пути, однако слишком велики, и при решении проблем К. х. надо обычно исходить из различных приближений, допустимость к-рых должна быть каждый раз оправдана, исходя из физических соображений. При этом исходные точки зре-
