Реферат
з фізики
на тему:
«Атоми світла»
2009
Основні суперечності теорії випромінювання
Електромагнітна теорія світла, здавалося, дає вичерпний опис властивостей променистої енергії. Вона усунула питання про направлення коливань в поляризованому промені світла, направивши, згідно Френелю, електричну силу перпендикулярно до площини поляризації, а магнітну, згідно Нейманом, - у площині поляризації. Оптичні властивості і константи різних тіл отримали пояснення через їх електричні властивості. Нарешті, світловий тиск, виявлене і вимірюється на досвіді П.М. Лебедєвим, стало новим блискучим підтвердженням теорії Максвелла. За допомогою цього тиску були виведені і два основних закони теплового «чорного випромінювання» - закон Стефана-Больцмана та закон зсуву Віна.
Однак вчення про світло зустрілося тут з першим великим протиріччям. Основним завданням у цій галузі є питання про розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. Найпростіший шлях для вирішення цього питання був вказаний Релея та розроблено джинсів. Виходячи з того положення, що в стані повного теплового рівноваги енергія розподіляється порівну між усіма ступенями свободи, Джині підрахував число ступенів свободи для прямокутного паралелепіпеда. Воно визначається числом гармонійних власних коливань даного простору. Потім у цей простір поміщається деяке число газових молекул, середня кінетична енергія яких пропорційна, як відомо, абсолютній температурі. Приписуючи тепер кожній ступені свободи ефіру ту ж середню енергію, як і молекулі газу, ми отримуємо певний закон розподілу енергії, який, однак, найбільш різким чином суперечить усім даними досвіду. І, не виробляючи обчислень, легко бачити, що при такому підрахунку число власних коливань, які мають довжиною хвилі, більшої даної величини, буде кінцевим, тоді як число коливань з коротшою хвилею буде нескінченно велике. Таким чином, вся енергія перейде до нескінченно коротким хвилям, а на кожну ступінь свободи доведеться нескінченно мала енергія, тобто в рівноважному стані вся енергія з молекул газу перейде в ефір і притому безперервно буде переходити до все більш коротким хвилям, іншими словами, теплового рівноваги не існує. Практично це означає, що енергія замкнутої системи буде поступово переходити в променисту все більшої частоти - система сама собою пройде всі ступені накопичення і нарешті дасть чисто ультрафіолетовий спектр.
До тієї ж невірної формулою Джинса прийшов і Лоренц, але іншим, чисто фізичним шляхом, розглядаючи випромінювання як суму електромагнітних імпульсів, що випускаються електронами при зміні швидкості їх руху в металі в момент зіткнення з молекулами. Обчисливши енергію, що випускається і поглинається платівкою металу, і поділивши першу на другу, Лоренц отримав для випромінювання чорного тіла формулу Джинса. Однак при виведенні формули Лоренц обмежився рас смотрением лише тих випадків, коли вільний шлях елей-тронів великий у порівнянні з тими частинами, де швидкості швидко змінюються. Таким чином, формула Лоренца виведена лише для великих довжин хвиль, де вона дійсно виправдовується. Для більш коротких хвиль висновок Лоренца може бути дещо змінений, але не можна поки показати, що він і тут дасть згоду з досвідом.
З іншого боку, досвідченим шляхом питання про розподіл енергії в спектрі чорного тіла вивчений з великою точністю. На рис. 1 крива / відповідає формулі Джинса для заданої температури Те, а крива - дослідної кривої; причому по осі абсцис нанесені числа коливань світла н, а по осі ординат - енергія в одному кубічному сантиметрі ефіру, «відповідна» числа коливань, тобто відношення між щільністю енергії даного проміжку між н і v + dv і величиною цього проміжку dv:
Поява атомів випромінювання
М. Планку, виходячи з тих же основних уявлень, а саме: із з'єднання електромагнітної теорії зі статистичними міркуваннями, заснованими на теорії ймовірностей, вдалося прийти до формули, що знаходиться в повній згоді з самими точними вимірами. Як показав П.С. Еренфест, висновок Планка заснований на наступному зовсім новому і несподіваному припущенні: «Промениста енергія може випромінюватися або поглинатися окремим резонатором лише цілими порціями, величина яких пропорційна числу коливань даного резонатора; причому коефіцієнт пропорційності h є універсальна стала, що дорівнює в абсолютній системі одиниць 6.55 · 10 -27 ерг-с ». Якщо у формулі Планка покласти h = 0, то ми знову одержимо формулу Джинса. Таким чином, і саме існування максимуму в кривій / /, і його положення тісно пов'язані з величиною h.
Теорія Планка і в даний час, через 10 років після її появи, є єдиною, згодної з даними досвіду. Більш того, П.С. Еренфест показав, що, розглядаючи питання про чорному випромінюванні як статистичну задачу про найімовірніше розподіл енергії між усіма числами коливань н, ми з даних досвідчених вимірювань з неминучістю приходимо до твердження, що в процесі перерозподілу енергії можуть з'являтися і зникати тільки цілі кратні числа Лн, тільки вони мають кінцевої ймовірністю. Все ж проміжні значення мають ймовірністю, яка дорівнює нулю. Недостатньо, виявляється, прийняти, що ці значення більш вірогідні, ніж інші; доводиться допустити, що всі інші неможливі. Такий результат суперечив би самої теорії ймовірності, якщо б в основі його не лежало нове, невідоме перш властивість променистої енергії або ж того механізму, який створює випромінювання. Яке ж зміст і сенс цього нового властивості? Ми зустрілися з ним як з атомами променистої енергії, які, однак, суттєво відрізняються від усіх відомих нам атомів (матерії і електрики) вже тим, що величина їх є безперервна функція числа коливань і може бути, наприклад, змінена при зустрічі променистої енергії з рухомим дзеркалом.
Крім того, атоми енергії відносяться виключно до строго монохроматичним світлом, тоді як процес випромінювання ми уявляємо собі часто як неправильні електромагнітні імпульси, що розкладаються в гармонійні коливання гратами або призмою. Природно, проте, що той шлях, який привів нас до «атомам енергії», не міг з'ясувати їх природи, так як ми виходили із сумарного теплового чорного випромінювання, розглядаючи його для зручності аналізу як суму монохроматичних коливань.
Деякі аналогії
Внутрішній зміст цього надзвичайно складного питання може бути, однак, значно спрощено більш конкретними аналогіями з кінетичної теорії газів. Такі аналогії можна будувати двома шляхами.
1. Зазвичай різні числа коливань порівнюють з різними газами; встановлення температурної рівноваги відповідає процес дифузії газів; очевидно, тоді на одну молекулу будь-якого газу припадає в середньому однакова енергія, і ми неминуче приходимо до формули Джинса. Формула Планка вийде, якщо припустити, що кожна молекула даного газу (що відповідає певному числу коливань н) може сприймати енергію лише в кількостях, кратних Лн, тобто-введемо дійсно абсолютно нову гіпотезу, що не має ніякої аналогії з кінетичною енергією газів.
2. Можна, однак, провести аналогію з газом і в іншому напрямку: числа коливань н можна вважати аналогічними температурі газу Т. Подібно до того, як енергію газу U ми висловлюємо твором числа молекул на абсолютну температуру і на універсальний множник (3 / 2) до:
та енергію випромінювання можна уявити твором середнього числа коливань н на деяку величину Р, яку можна також розбити на два множника N ш h, де h - також універсальна постояппая; U = Nht. Чудово, що при будь механічному впливі на променисту енергію число N не змінюється, як не змінюється і кількість атомів газу. Атоми випромінювання h в цьому поданні аналогічні атомам матерії м або заряду електрона е, тоді як числа коливань н відповідає (1 / 2) н 2 або потенціал V. Енергія одного атома в цих трьох випадках дорівнює:
. Атоми випромінювання все
рівні між собою і не залежать від н, отже, можуть існувати і для неоднорідного світла, причому енергія одного атома виразиться твором h на число представляє деяку середню величину, утворену розкладанням в ряд Фур'є і визначальну «потенціал» випромінювання. Таке розуміння підтверджується обгрунтованим припущенням того, що число коливань н або, більш загально, н грає гу ж роль для світла, яку квадрат швидкості пграет для газових частіп або потен ціалу - для електронів.
Якщо така аналогія відповідає дійсності, то питання про розподіл енергії і викладені слідства його отримують надзвичайно просте тлумачення: це розподіл аналогічно розподілу теплової енергії за швидкостями газових частинок. Можна уявити ребе прилад, аналогічний дифракційної решітці. Покладемо, є невеликий обсяг, заповнений газом. У певний момент стінки його видаляються, тоді молекули віддаляються в простір, рухаючись за інерцією. Через деякий час t ми створюємо ряд перегородок на різних відстанях р від початкового положення газу. Усередині кожної перегородки залишаться ті частинки, які володіли швидкостями, таким чином, ми отримали «спектр» газу за швидкостями. Якби по осі абсцис завдати
н 2, а по осі ординат - загальну енергію тих частинок, які цієї швидкістю володіли, то ми отримали б криву, подібну з кривою II, що виражає відповідну залежність для газу. Кількісного збігу не буде, якщо ми приймемо тільки один рід молекул у газі - прості атоми, коли ж ми допустимо і можливість асоціації їх, тобто приймемо можливість появи двохатомних, трьохатомних і т.д. молекул, то прийдемо і до повного кількісного збігу з формулою Планка, а отже, і з досвідом. Чим менше ми візьмемо атомний вага м, тим меншою енергією буде володіти молекула при заданій швидкості г;, тим більше буде середня швидкість газових частинок при даній температурі. Максимум в кривій II буде переміщатися в бік більших швидкостей. При м = 0 ми прийшли б до кривої 7, виражає закон Джинса. Якби, отже, описаний ідеальний досвід дав би нам для газу криву II замість очікуваної I, то ми уклали б, що атоми газу кінцеві, і вирахували б атомний вага газу з положення максимуму. Точно так само з форми кривої II для чорного випромінювання ми укладаємо про кінцеву величиною атомів випромінювання h, а по максимуму визначаємо h = 6.55 · 10 »27 ерг · с.
Яким же чином з'явилися, однак, атоми енергії, про які не йдеться в кінетичної теорії газів? Вони виникають лише при першій аналогії, друга ж аналогія пояснює їх появу неправильною постановкою питання: енергія молекули змінюється безперервно, але якщо ми поцікавимося енергією молекули, що володіє даної швидкістю н, то вона, очевидно, може бути тільки або
мн 2, або 
мн 2, або 
мн 2 і т.д. в залежності від числа атомів у молекулах, але не може приймати проміжних значень. Таким чином, хоча всі швидкості для даної молекули рівноможливими, але енергія молекули даної швидкості є завжди ціле кратне 
мн 2. Отже, ті ж логічні труднощі істота-
вали б і для кінетичної теорії газу, якщо б в ній з самого початку не було б введено поняття про неподільний атомі. І в навчанні про випромінювання зручніше тому говорити про атоми випромінювання h, а не про атоми променистої енергії hv.
Планк називає величину h елементом дії, так як вона вимірюється твором енергії на час, як і в принципі найменшої дії.
Дві різні формулювання нової гіпотези
Щодо причини появи нової універсальної величини h - атома випромінювання у вченні про світі існують дві різні точки зору.
1. Одна переносить питання в незнайомий нам механізм лучеиспускания атома або взагалі електромагнітного резонатора. Вирішуючи задачу про розподіл енергії між резонаторами, Планк прийняв, що даний резонатор, що володіє заданим числом коливань н, може отримувати тільки цілі порції hv енергії. У новітній час Планк показав, що можна обмежитися навіть допущенням, що тільки випромінюванням відбувається порціями hv, тоді як поглинання йде безперервно.
2. Друга точка зору йде ще далі: вона передбачає, що атоми випромінювання є властивістю променистої енергії, пояснюються структурою електромагнітного нуля. Її дотримувалися Ейнштейн, що дав їй енергетичне обгрунтування, і Дж. Дж. Томсон, виходив з певної моделі електромагнітного поля.
Перша точка зору має ту зручність, що вона не змінює властивостей електромагнітного поля, так добре виражається безперервної теорією Максвелла. Вона переносить загадку і без того в загадкову сферу внутріатомної поля. Притому справа вже не обмежується випусканням променистої енергії: величина hv визначає і ті кількості, в яких може обмінюватися молекулами і теплова енергія. Молекула (резонатор), що володіє числом власним коливань н, може віддавати лише цілі порції hv еепергіі. Недосконалість цієї точки зору полягає в тому, що опа залишає загадкової універсальність величини h. Здавалося б, що якщо всі Річ у механізмі атома, то різні механізми, ветречающіеся в різних тілах і вільних електронах в металі, повинні б дати чисельно різні величини h.
Друга точка зору, навпаки, природно призводить до універсальності h, так як світловий ефір у всіх тілах один і той же, але її послідовне проведення наштовхується на ряд суперечностей в поясненні явищ інтерференції і дифракції. Про значення цих труднощів нічого поки сказати не можна, тому що більш детальної картини променистої енергії в атомному її розумінні не існує.
Не існує ніяких певних уявлень про обсяг, займаному одним атомом, і навіть про те, чи потрібно їх вважати незалежно існуючими в ефірі, чи можна кожному атому випромінювання приписувати тільки одне певний напрямок руху або ж уявляти собі їх розходяться але сферам. Передбачається лише, що прийняття атомної структури випромінювання призведе до тих самих формулах, що і теорія Максвелла у всіх тих явищах, де ми маємо справу з дуже великим числом атомів світла, подібно до того, як теорія пружності цілком уживається з атомним будовою тел.
Прояв нової властивості при дії світла на тіла
Якщо основна гіпотеза Планка справедлива, то це нове властивість повинна проявитися, п притому в набагато різкій формі, не тільки в чорному випромінюванні, по і у всіх інших явищах, в яких бере участь промениста енергія. При цьому зауважимо, що результат залишиться в головних рисах тим же, чи станемо ми на першу або на другу точку зору, так як вплив світла позначається тільки тоді, коли він поглинається тілом (резонатором). Пов'язані сюди явища надзвичайно різноманітні: Фотоелектрика і вторинні катодні промені, що викликаються рентгенівськими променями, фотохімія, іонізація газів, флюоресценція і фосфоресценція, світіння закатодних променів.
В якому вигляді можуть тут виявитися вже викладені нами властивості атомів випромінювання? Необхідно пам'ятати, що у всіх цих випадках відбувається перехід променистої енергії в іншу за допомогою особливого механізму даного явища. Якщо ми допустимо, що кожна молекула тіла дістає завжди тільки цілі атоми випромінювання, то від механізму явища буде ще залежатиме, яка частина піде на даний ефект, наприклад па кінетичну енергію електрода чи па випромінюване світло флюоресценції. Не можна тому очікувати кількісного збігу, якщо ми, усунувши питання про механізм явища, ототожнив дію молекули з дією поглиненого нею світла.
Зате можна очікувати наступного якісного згоди з теорією. Енергія електрона, що випускається однією молекулою, не повинна перевищувати енергії одного, двох-трьох атомів випромінювання. Зі збільшенням числа коливань енергія повинна зростати приблизно в тому ж співвідношенні hv.
Очевидно, з іншого боку, що які б пі були закони цих явищ, як би вони добре не збігалися з вимогами атомної теорії, завжди їх можна віднести за рахунок спеціального механізму даного явища, тому вони можуть лише підтверджувати, а не доводити атомну теорію. Підтвердження це буде, однак, тим серйозніше, ніж велика область фактів знайде в атомної теорії своє найпростіше тлумачення, тому що тоді більше підстав прийняти одну нову гіпотезу, ніж стояти перед цілою серією емпіричних закономірностей і спеціальних правил з винятками.
Фотоелектрика. Явище це полягає в випущенні тілом електронів під впливом поглиненого світла. Можна вважати остаточно встановленим, що початкова швидкість електронів, викликана світлом певного числа коливань, абсолютно не залежить від сили світла, але зате в загальному зростає з числом коливань світла (можливо, хоча і не встановлено, існування часткових максимумів). Величина швидкості така, що початкова енергія фотоелектронів дещо менше енергії одного атома випромінювання:
Всі ці закони безпосередньо випливають з уявлення про те, що кожен електрон отримав свою енергію від одного атома випромінювання.
Частина кінетичної енергії електрон повинен втратити при проходженні крізь поверхневий шар металу завдяки контактної різниці потенціалів. Тому якщо енергія одного атома hv менше, ніж робота
при проходженні контактного шару, то випускання електронів не буде. І, дійсно, чим електропозитивні метал, тим менше та гранична частота н, при якій світло вже викликає фотоелектричний ефект.
Ті ж закони можна пояснити і особливою властивістю внутрішньоатомних сил. Електрон, резонуючий на даний н, відривається або з тією швидкістю, яку він мав всередині атома, або ж тоді, коли досягнута ним під впливом світла швидкість перевершить певну величину. Однак ті внутріатомні швидкості, які проявляються в радіоактивних процесах, вимірюються десятками тисяч вольт, тоді як Фотоелектрони дають 1-4 В. *
Дуже важливо також, що і ті електрони, які викликаються рентгенівськими променями, підкоряються тим же основним законам. І тут чим менше період (тривалість) рентгенівського імпульсу, тим більше швидкості викликаних ним електронів, тоді як від інтенсивності променів швидкість не залежить. Величина швидкості також знаходиться в хорошому злагоді з вимогами атомної теорії.
На вторинних променях особливо різко видно одна властивість даного явища, яке, втім, однаково ставиться і до фотоелектрічества, - властивість, важко піддається поясненню без атомізації світла. Неодноразово спостерігалося, що швидкість вторинних електронів майже дорівнює швидкості тих первинних електронів, які викликали рентгенівський імпульс. Важко припустити, що висмикування електрона викликається великим числом послідовних імпульсів, так як фази їх абсолютно випадкові. З іншого боку, імпульс, поширюючись по кульовим поверхням все більшого радіуса, може передати в місці зустрічі з резонатором лише малу частину всієї своєї енергії. Залишається ще одне малоймовірне припущення, що енергія вторинних променів отримана за рахунок внутрішньоатомних радіоактивних процесів, а не рентгенівського імпульсу. Атомна теорія, навпаки, передбачає, що порція енергії, випроменена одним електроном, досягає іншого електрона і поглинається їм цілком. З іншого боку, однак, Зоммерфельд показав, що послідовний розвиток електромагнітної теорії призводить у разі рентгенівського імпульсу до надзвичайно нерівномірного розподілу енергії: майже вся вона сконцентрована у вузькому конусі. Зоммерфельд зміг навіть показати, що при деяких припущеннях енергія імпульсу пропорційна його тривалості ф (яка грає роль н) та коефіцієнт пропорційності близький до універсальної постійної h.
Фотохімія. Ця область набагато менш вивчена; однак те, що тут відомо, говорить на користь атомної теорії.
Ми будемо чекати, що збільшення енергії однієї молекули при перегрупуванні не повинно перевищувати енергії атома випромінювання. Тому не всякий поглинений світло може виробляти фотохімічні дії, а лише у якого досить великим числом коливань, переважно ультрафіолетові. Від сили світла ця гранична довжина хвилі не повинна залежати. Якщо дана довжина хвилі зміщує термодинамічна рівновага системи, то вона буде здатна на це і при ослабленні світла; навпаки, якщо даний світло (наприклад, червоний) не зміщує рівноваги при малій інтенсивності, то і при посиленні сили світла в сотні разів він виявляється нездатним змістити його.
Як порядок величини молекулярної енергії при фотохімічних процесах, так і роль кольоровості (числа коливань) знаходяться у згоді з вимогами атомної теорії.
Таке ж гарне згоду з теорією виявляють і ті дані, які є про іонізації газів ультрафіолетовим світлом і про випущенні електронів при хімічних реакціях. Тут можна навіть говорити про кількісний підтвердження висновків атомної теорії.
Флюоресценція і фосфоресценція. Ці явища полягають в поглинанні світла однієї частоти і випущенні світла інших частот. Дослідження Ленарда вказали на тісний зв'язок цих явищ з фотоелектрічества. Оскільки явище залежить від властивостей світла, потрібно було б очікувати, що молекула, що поглинула атом випромінювання даної частоти, буде випромінювати світло меншої частоти, що володіє меншою енергією, тобто світло випромінюється володіє більшою довжиною хвилі, чому світ збудливий. А це і є так зване правило Стокса, підтверджене у величезній кількості випадків.
Відомі, однак, безсумнівні винятки з цього правила: 1) у світлі флюоресценції зустрічаються і більш короткі довжини хвиль, ніж збуджуючі; 2) якщо збудливий світло лежить у смузі поглинання, відповідної і світла флюоресценції, то всередині тієї ж смуги можна користуватися п довшими і більш короткими хвилями для порушення флюоресценції.
Легко, однак, бачити, що подібні винятки не суперечать атомної теорії: 1) правило Стокса можна відносити до середньої частоти збудливого і порушеної світла, а не до окремих складових коливань; 2) можливі випадки, коли поглинаються два атоми випромінювання, особливо при слабкому тепловому русі (низьких температурах). У всякому разі флюоресценція, що суперечить правилу Стокса, зустрічається рідко. Для фосфоресценції і таке виключення невідомі.
При флюоресценції інтенсивність світла не робить ніякого впливу на появу або відсутність ефекту. Тільки сила світла флюоресценції пов'язана з силою збуджуючого світла.
І в цій області давно вже помічені закономірності цілком природно випливають з атомної гіпотези світла, тоді як відповідного механізму поки придумати ие вдалося. Можливо, що флюоресценція і фосфоресценція можуть бути пояснені за допомогою фотоелектрічества, а проте і в цій останній області механізм пояснює лише дуже небагато сторони явища.
Явище флюоресценції в області рентгенівських променів (вторинні рентгенівські промені) цілком підкоряється правилу Стокса.
Закатодние промені. Спостерігаючи спектр закатодних променів, що рухаються у напрямку до щілини спектрографа, Штарк зауважив, що окрім звичайної лінії, що відповідає даному газу, поруч з'явилася друга лінія більшої частоти, як це і слід було очікувати на підставі принципу Доплера. По відхилення цієї «рухається» лінії, тобто лінії, викликаної рухомими частинками, від «спочиває» можна судити про швидкість руху частинки. Досвід показав, що в закатодних променях світять тільки частинки, що спочивають чи рухаються зі швидкістю, більшою деякої граничної швидкості. З іншого боку, очевидно, ця гранична швидкість тим значніше, чим більше частота світла, так що кінетична енергія світяться частинок зростає пропорційно hv. Крім цих частинок, переважають, за Штарк, частинки з енергіями 2 hv і 3 hv.
Це явище, хоч і дає, мабуть, найкраще згоду з атомної теорією, па насправді, може бути пов'язане з нею лише додатковим допущенням, що енергія випромінювання і кінетична енергія молекули пов'язані простим співвідношенням (наприклад, при ударі закатодной частинки про молекулу половина енергії переходить в коливальну, а друга половина - в кінетичну).
Теплоємність твердих тіл при низьких температурах .* Найбільш блискуче, але і найбільш несподіване підтвердження отримала атомна теорія світла в спостереженнях Нернста над теплоємності тіл при низьких температурах. Розглядаючи тверде тіло при досить низьких температурах як систему резонаторів, кінетичної енергією яких можна знехтувати в порівнянні з коливальної, і поширюючи на молекули тіла гіпотезу атомного випромінювання, Ейнштейн уклав, що теплоємність повинна швидко падати при наближенні до абсолютного нуля, і дав формулу для цієї залежності , яка опинилася в несподіваному згоді з досвідом. Допущення двох родів резонаторів вже виявляється достатнім і для кількісного збігу з досвідченими даними.
Чудово, що то число коливань, яке входить у формулу Ейнштейна для теплоємності, збіглося в усіх випадках з числами, обчисленими Ліндеманн на підставі зовсім інших даних.
Каммерлінг-Оннес показав, що його нові спостереження над падінням опору чистих металів при дуже низьких температурах знаходяться в повній згоді з гіпотезою Ейнштейна.
Таке ж несподіване згоду виявляє і нещодавно відкрите Хабером явище випускання електронів при хімічних реакціях.
Таким чином, гіпотеза про атоми світла виявилася надзвичайно плідною і в галузі суто молекулярних і теплових явищ, що вказує на існування більш глибокої і загальної основи даної гіпотези, ніж ті явища, які її вперше викликали.
Висновок
Атомна гіпотеза променистої енергії виникла як вихід з того протиріччя, до якого привела електромагнітна теорія у зв'язку зі статистичними уявленнями про тепловій рівновазі. Для вирішення цієї суперечності, очевидно, не можна пожертвувати електромагнітної теорією, але в даний час, коли статистична механіка отримала настільки наочне підтвердження в броунівському молекулярному русі, у випромінюванні б-частинок радієм, в випущенні електронів розпеченими тілами, неможливо відмовитися і від застосування теорії ймовірностей. Виявляється, однак, що обидві ці теорії приводять до самого повної згоди з досвідом, якщо висунути нову гіпотезу.
Ця гіпотеза вводить нову універсальну величину - атом випромінювання, який, проте, виявляється за своїми властивостями цілком аналогічним атомам матерії і атомам електрики, встигли вже завоювати міцне місце в системі опису природи.
Та ж гіпотеза, застосована до інших проявів променистої енергії, призводить до ряду закономірностей, давно вже встановлених в цих областях в якості емпіричних правил. Навіть застосування її до теплових коливань молекул у твердому тілі, яка передувала досвіду, передбачило його з несподіваною правильністю.
Цього у всякому випадку достатньо, щоб приділяти цій гіпотезі серйозну увагу і визнати в ній нове важливе збагачення наших теоретичних уявлень.
У той же час треба зізнатися, що атомна гіпотеза сама ще жодного пояснення не має, що вона не має навіть конкретної, хоча і довільної форми, що не з'ясовано, чи вдасться її погодити з добре вивченими фактами хвильової оптики, що вона взагалі створює більше запитань , ніж дає відповідей.
Тим більше підстав зайнятися її перевіркою і розвитком - виділити з неї те здорове зерно, яке в ній безсумнівно є, встановити межі її застосування і надати їй те або інше конкретне зміст.
з фізики
на тему:
«Атоми світла»
2009
Основні суперечності теорії випромінювання
Електромагнітна теорія світла, здавалося, дає вичерпний опис властивостей променистої енергії. Вона усунула питання про направлення коливань в поляризованому промені світла, направивши, згідно Френелю, електричну силу перпендикулярно до площини поляризації, а магнітну, згідно Нейманом, - у площині поляризації. Оптичні властивості і константи різних тіл отримали пояснення через їх електричні властивості. Нарешті, світловий тиск, виявлене і вимірюється на досвіді П.М. Лебедєвим, стало новим блискучим підтвердженням теорії Максвелла. За допомогою цього тиску були виведені і два основних закони теплового «чорного випромінювання» - закон Стефана-Больцмана та закон зсуву Віна.
Однак вчення про світло зустрілося тут з першим великим протиріччям. Основним завданням у цій галузі є питання про розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. Найпростіший шлях для вирішення цього питання був вказаний Релея та розроблено джинсів. Виходячи з того положення, що в стані повного теплового рівноваги енергія розподіляється порівну між усіма ступенями свободи, Джині підрахував число ступенів свободи для прямокутного паралелепіпеда. Воно визначається числом гармонійних власних коливань даного простору. Потім у цей простір поміщається деяке число газових молекул, середня кінетична енергія яких пропорційна, як відомо, абсолютній температурі. Приписуючи тепер кожній ступені свободи ефіру ту ж середню енергію, як і молекулі газу, ми отримуємо певний закон розподілу енергії, який, однак, найбільш різким чином суперечить усім даними досвіду. І, не виробляючи обчислень, легко бачити, що при такому підрахунку число власних коливань, які мають довжиною хвилі, більшої даної величини, буде кінцевим, тоді як число коливань з коротшою хвилею буде нескінченно велике. Таким чином, вся енергія перейде до нескінченно коротким хвилям, а на кожну ступінь свободи доведеться нескінченно мала енергія, тобто в рівноважному стані вся енергія з молекул газу перейде в ефір і притому безперервно буде переходити до все більш коротким хвилям, іншими словами, теплового рівноваги не існує. Практично це означає, що енергія замкнутої системи буде поступово переходити в променисту все більшої частоти - система сама собою пройде всі ступені накопичення і нарешті дасть чисто ультрафіолетовий спектр.
До тієї ж невірної формулою Джинса прийшов і Лоренц, але іншим, чисто фізичним шляхом, розглядаючи випромінювання як суму електромагнітних імпульсів, що випускаються електронами при зміні швидкості їх руху в металі в момент зіткнення з молекулами. Обчисливши енергію, що випускається і поглинається платівкою металу, і поділивши першу на другу, Лоренц отримав для випромінювання чорного тіла формулу Джинса. Однак при виведенні формули Лоренц обмежився рас смотрением лише тих випадків, коли вільний шлях елей-тронів великий у порівнянні з тими частинами, де швидкості швидко змінюються. Таким чином, формула Лоренца виведена лише для великих довжин хвиль, де вона дійсно виправдовується. Для більш коротких хвиль висновок Лоренца може бути дещо змінений, але не можна поки показати, що він і тут дасть згоду з досвідом.
З іншого боку, досвідченим шляхом питання про розподіл енергії в спектрі чорного тіла вивчений з великою точністю. На рис. 1 крива / відповідає формулі Джинса для заданої температури Те, а крива - дослідної кривої; причому по осі абсцис нанесені числа коливань світла н, а по осі ординат - енергія в одному кубічному сантиметрі ефіру, «відповідна» числа коливань, тобто відношення між щільністю енергії даного проміжку між н і v + dv і величиною цього проміжку dv:
Поява атомів випромінювання
М. Планку, виходячи з тих же основних уявлень, а саме: із з'єднання електромагнітної теорії зі статистичними міркуваннями, заснованими на теорії ймовірностей, вдалося прийти до формули, що знаходиться в повній згоді з самими точними вимірами. Як показав П.С. Еренфест, висновок Планка заснований на наступному зовсім новому і несподіваному припущенні: «Промениста енергія може випромінюватися або поглинатися окремим резонатором лише цілими порціями, величина яких пропорційна числу коливань даного резонатора; причому коефіцієнт пропорційності h є універсальна стала, що дорівнює в абсолютній системі одиниць 6.55 · 10 -27 ерг-с ». Якщо у формулі Планка покласти h = 0, то ми знову одержимо формулу Джинса. Таким чином, і саме існування максимуму в кривій / /, і його положення тісно пов'язані з величиною h.
Теорія Планка і в даний час, через 10 років після її появи, є єдиною, згодної з даними досвіду. Більш того, П.С. Еренфест показав, що, розглядаючи питання про чорному випромінюванні як статистичну задачу про найімовірніше розподіл енергії між усіма числами коливань н, ми з даних досвідчених вимірювань з неминучістю приходимо до твердження, що в процесі перерозподілу енергії можуть з'являтися і зникати тільки цілі кратні числа Лн, тільки вони мають кінцевої ймовірністю. Все ж проміжні значення мають ймовірністю, яка дорівнює нулю. Недостатньо, виявляється, прийняти, що ці значення більш вірогідні, ніж інші; доводиться допустити, що всі інші неможливі. Такий результат суперечив би самої теорії ймовірності, якщо б в основі його не лежало нове, невідоме перш властивість променистої енергії або ж того механізму, який створює випромінювання. Яке ж зміст і сенс цього нового властивості? Ми зустрілися з ним як з атомами променистої енергії, які, однак, суттєво відрізняються від усіх відомих нам атомів (матерії і електрики) вже тим, що величина їх є безперервна функція числа коливань і може бути, наприклад, змінена при зустрічі променистої енергії з рухомим дзеркалом.
Крім того, атоми енергії відносяться виключно до строго монохроматичним світлом, тоді як процес випромінювання ми уявляємо собі часто як неправильні електромагнітні імпульси, що розкладаються в гармонійні коливання гратами або призмою. Природно, проте, що той шлях, який привів нас до «атомам енергії», не міг з'ясувати їх природи, так як ми виходили із сумарного теплового чорного випромінювання, розглядаючи його для зручності аналізу як суму монохроматичних коливань.
Деякі аналогії
Внутрішній зміст цього надзвичайно складного питання може бути, однак, значно спрощено більш конкретними аналогіями з кінетичної теорії газів. Такі аналогії можна будувати двома шляхами.
1. Зазвичай різні числа коливань порівнюють з різними газами; встановлення температурної рівноваги відповідає процес дифузії газів; очевидно, тоді на одну молекулу будь-якого газу припадає в середньому однакова енергія, і ми неминуче приходимо до формули Джинса. Формула Планка вийде, якщо припустити, що кожна молекула даного газу (що відповідає певному числу коливань н) може сприймати енергію лише в кількостях, кратних Лн, тобто-введемо дійсно абсолютно нову гіпотезу, що не має ніякої аналогії з кінетичною енергією газів.
2. Можна, однак, провести аналогію з газом і в іншому напрямку: числа коливань н можна вважати аналогічними температурі газу Т. Подібно до того, як енергію газу U ми висловлюємо твором числа молекул на абсолютну температуру і на універсальний множник (3 / 2) до:
та енергію випромінювання можна уявити твором середнього числа коливань н на деяку величину Р, яку можна також розбити на два множника N ш h, де h - також універсальна постояппая; U = Nht. Чудово, що при будь механічному впливі на променисту енергію число N не змінюється, як не змінюється і кількість атомів газу. Атоми випромінювання h в цьому поданні аналогічні атомам матерії м або заряду електрона е, тоді як числа коливань н відповідає (1 / 2) н 2 або потенціал V. Енергія одного атома в цих трьох випадках дорівнює:
рівні між собою і не залежать від н, отже, можуть існувати і для неоднорідного світла, причому енергія одного атома виразиться твором h на число представляє деяку середню величину, утворену розкладанням в ряд Фур'є і визначальну «потенціал» випромінювання. Таке розуміння підтверджується обгрунтованим припущенням того, що число коливань н або, більш загально, н грає гу ж роль для світла, яку квадрат швидкості пграет для газових частіп або потен ціалу - для електронів.
Якщо така аналогія відповідає дійсності, то питання про розподіл енергії і викладені слідства його отримують надзвичайно просте тлумачення: це розподіл аналогічно розподілу теплової енергії за швидкостями газових частинок. Можна уявити ребе прилад, аналогічний дифракційної решітці. Покладемо, є невеликий обсяг, заповнений газом. У певний момент стінки його видаляються, тоді молекули віддаляються в простір, рухаючись за інерцією. Через деякий час t ми створюємо ряд перегородок на різних відстанях р від початкового положення газу. Усередині кожної перегородки залишаться ті частинки, які володіли швидкостями, таким чином, ми отримали «спектр» газу за швидкостями. Якби по осі абсцис завдати
Яким же чином з'явилися, однак, атоми енергії, про які не йдеться в кінетичної теорії газів? Вони виникають лише при першій аналогії, друга ж аналогія пояснює їх появу неправильною постановкою питання: енергія молекули змінюється безперервно, але якщо ми поцікавимося енергією молекули, що володіє даної швидкістю н, то вона, очевидно, може бути тільки або
вали б і для кінетичної теорії газу, якщо б в ній з самого початку не було б введено поняття про неподільний атомі. І в навчанні про випромінювання зручніше тому говорити про атоми випромінювання h, а не про атоми променистої енергії hv.
Планк називає величину h елементом дії, так як вона вимірюється твором енергії на час, як і в принципі найменшої дії.
Дві різні формулювання нової гіпотези
Щодо причини появи нової універсальної величини h - атома випромінювання у вченні про світі існують дві різні точки зору.
1. Одна переносить питання в незнайомий нам механізм лучеиспускания атома або взагалі електромагнітного резонатора. Вирішуючи задачу про розподіл енергії між резонаторами, Планк прийняв, що даний резонатор, що володіє заданим числом коливань н, може отримувати тільки цілі порції hv енергії. У новітній час Планк показав, що можна обмежитися навіть допущенням, що тільки випромінюванням відбувається порціями hv, тоді як поглинання йде безперервно.
2. Друга точка зору йде ще далі: вона передбачає, що атоми випромінювання є властивістю променистої енергії, пояснюються структурою електромагнітного нуля. Її дотримувалися Ейнштейн, що дав їй енергетичне обгрунтування, і Дж. Дж. Томсон, виходив з певної моделі електромагнітного поля.
Перша точка зору має ту зручність, що вона не змінює властивостей електромагнітного поля, так добре виражається безперервної теорією Максвелла. Вона переносить загадку і без того в загадкову сферу внутріатомної поля. Притому справа вже не обмежується випусканням променистої енергії: величина hv визначає і ті кількості, в яких може обмінюватися молекулами і теплова енергія. Молекула (резонатор), що володіє числом власним коливань н, може віддавати лише цілі порції hv еепергіі. Недосконалість цієї точки зору полягає в тому, що опа залишає загадкової універсальність величини h. Здавалося б, що якщо всі Річ у механізмі атома, то різні механізми, ветречающіеся в різних тілах і вільних електронах в металі, повинні б дати чисельно різні величини h.
Друга точка зору, навпаки, природно призводить до універсальності h, так як світловий ефір у всіх тілах один і той же, але її послідовне проведення наштовхується на ряд суперечностей в поясненні явищ інтерференції і дифракції. Про значення цих труднощів нічого поки сказати не можна, тому що більш детальної картини променистої енергії в атомному її розумінні не існує.
Не існує ніяких певних уявлень про обсяг, займаному одним атомом, і навіть про те, чи потрібно їх вважати незалежно існуючими в ефірі, чи можна кожному атому випромінювання приписувати тільки одне певний напрямок руху або ж уявляти собі їх розходяться але сферам. Передбачається лише, що прийняття атомної структури випромінювання призведе до тих самих формулах, що і теорія Максвелла у всіх тих явищах, де ми маємо справу з дуже великим числом атомів світла, подібно до того, як теорія пружності цілком уживається з атомним будовою тел.
Прояв нової властивості при дії світла на тіла
Якщо основна гіпотеза Планка справедлива, то це нове властивість повинна проявитися, п притому в набагато різкій формі, не тільки в чорному випромінюванні, по і у всіх інших явищах, в яких бере участь промениста енергія. При цьому зауважимо, що результат залишиться в головних рисах тим же, чи станемо ми на першу або на другу точку зору, так як вплив світла позначається тільки тоді, коли він поглинається тілом (резонатором). Пов'язані сюди явища надзвичайно різноманітні: Фотоелектрика і вторинні катодні промені, що викликаються рентгенівськими променями, фотохімія, іонізація газів, флюоресценція і фосфоресценція, світіння закатодних променів.
В якому вигляді можуть тут виявитися вже викладені нами властивості атомів випромінювання? Необхідно пам'ятати, що у всіх цих випадках відбувається перехід променистої енергії в іншу за допомогою особливого механізму даного явища. Якщо ми допустимо, що кожна молекула тіла дістає завжди тільки цілі атоми випромінювання, то від механізму явища буде ще залежатиме, яка частина піде на даний ефект, наприклад па кінетичну енергію електрода чи па випромінюване світло флюоресценції. Не можна тому очікувати кількісного збігу, якщо ми, усунувши питання про механізм явища, ототожнив дію молекули з дією поглиненого нею світла.
Зате можна очікувати наступного якісного згоди з теорією. Енергія електрона, що випускається однією молекулою, не повинна перевищувати енергії одного, двох-трьох атомів випромінювання. Зі збільшенням числа коливань енергія повинна зростати приблизно в тому ж співвідношенні hv.
Очевидно, з іншого боку, що які б пі були закони цих явищ, як би вони добре не збігалися з вимогами атомної теорії, завжди їх можна віднести за рахунок спеціального механізму даного явища, тому вони можуть лише підтверджувати, а не доводити атомну теорію. Підтвердження це буде, однак, тим серйозніше, ніж велика область фактів знайде в атомної теорії своє найпростіше тлумачення, тому що тоді більше підстав прийняти одну нову гіпотезу, ніж стояти перед цілою серією емпіричних закономірностей і спеціальних правил з винятками.
Фотоелектрика. Явище це полягає в випущенні тілом електронів під впливом поглиненого світла. Можна вважати остаточно встановленим, що початкова швидкість електронів, викликана світлом певного числа коливань, абсолютно не залежить від сили світла, але зате в загальному зростає з числом коливань світла (можливо, хоча і не встановлено, існування часткових максимумів). Величина швидкості така, що початкова енергія фотоелектронів дещо менше енергії одного атома випромінювання:
Всі ці закони безпосередньо випливають з уявлення про те, що кожен електрон отримав свою енергію від одного атома випромінювання.
Частина кінетичної енергії електрон повинен втратити при проходженні крізь поверхневий шар металу завдяки контактної різниці потенціалів. Тому якщо енергія одного атома hv менше, ніж робота
при проходженні контактного шару, то випускання електронів не буде. І, дійсно, чим електропозитивні метал, тим менше та гранична частота н, при якій світло вже викликає фотоелектричний ефект.
Ті ж закони можна пояснити і особливою властивістю внутрішньоатомних сил. Електрон, резонуючий на даний н, відривається або з тією швидкістю, яку він мав всередині атома, або ж тоді, коли досягнута ним під впливом світла швидкість перевершить певну величину. Однак ті внутріатомні швидкості, які проявляються в радіоактивних процесах, вимірюються десятками тисяч вольт, тоді як Фотоелектрони дають 1-4 В. *
Дуже важливо також, що і ті електрони, які викликаються рентгенівськими променями, підкоряються тим же основним законам. І тут чим менше період (тривалість) рентгенівського імпульсу, тим більше швидкості викликаних ним електронів, тоді як від інтенсивності променів швидкість не залежить. Величина швидкості також знаходиться в хорошому злагоді з вимогами атомної теорії.
На вторинних променях особливо різко видно одна властивість даного явища, яке, втім, однаково ставиться і до фотоелектрічества, - властивість, важко піддається поясненню без атомізації світла. Неодноразово спостерігалося, що швидкість вторинних електронів майже дорівнює швидкості тих первинних електронів, які викликали рентгенівський імпульс. Важко припустити, що висмикування електрона викликається великим числом послідовних імпульсів, так як фази їх абсолютно випадкові. З іншого боку, імпульс, поширюючись по кульовим поверхням все більшого радіуса, може передати в місці зустрічі з резонатором лише малу частину всієї своєї енергії. Залишається ще одне малоймовірне припущення, що енергія вторинних променів отримана за рахунок внутрішньоатомних радіоактивних процесів, а не рентгенівського імпульсу. Атомна теорія, навпаки, передбачає, що порція енергії, випроменена одним електроном, досягає іншого електрона і поглинається їм цілком. З іншого боку, однак, Зоммерфельд показав, що послідовний розвиток електромагнітної теорії призводить у разі рентгенівського імпульсу до надзвичайно нерівномірного розподілу енергії: майже вся вона сконцентрована у вузькому конусі. Зоммерфельд зміг навіть показати, що при деяких припущеннях енергія імпульсу пропорційна його тривалості ф (яка грає роль н) та коефіцієнт пропорційності близький до універсальної постійної h.
Фотохімія. Ця область набагато менш вивчена; однак те, що тут відомо, говорить на користь атомної теорії.
Ми будемо чекати, що збільшення енергії однієї молекули при перегрупуванні не повинно перевищувати енергії атома випромінювання. Тому не всякий поглинений світло може виробляти фотохімічні дії, а лише у якого досить великим числом коливань, переважно ультрафіолетові. Від сили світла ця гранична довжина хвилі не повинна залежати. Якщо дана довжина хвилі зміщує термодинамічна рівновага системи, то вона буде здатна на це і при ослабленні світла; навпаки, якщо даний світло (наприклад, червоний) не зміщує рівноваги при малій інтенсивності, то і при посиленні сили світла в сотні разів він виявляється нездатним змістити його.
Як порядок величини молекулярної енергії при фотохімічних процесах, так і роль кольоровості (числа коливань) знаходяться у згоді з вимогами атомної теорії.
Таке ж гарне згоду з теорією виявляють і ті дані, які є про іонізації газів ультрафіолетовим світлом і про випущенні електронів при хімічних реакціях. Тут можна навіть говорити про кількісний підтвердження висновків атомної теорії.
Флюоресценція і фосфоресценція. Ці явища полягають в поглинанні світла однієї частоти і випущенні світла інших частот. Дослідження Ленарда вказали на тісний зв'язок цих явищ з фотоелектрічества. Оскільки явище залежить від властивостей світла, потрібно було б очікувати, що молекула, що поглинула атом випромінювання даної частоти, буде випромінювати світло меншої частоти, що володіє меншою енергією, тобто світло випромінюється володіє більшою довжиною хвилі, чому світ збудливий. А це і є так зване правило Стокса, підтверджене у величезній кількості випадків.
Відомі, однак, безсумнівні винятки з цього правила: 1) у світлі флюоресценції зустрічаються і більш короткі довжини хвиль, ніж збуджуючі; 2) якщо збудливий світло лежить у смузі поглинання, відповідної і світла флюоресценції, то всередині тієї ж смуги можна користуватися п довшими і більш короткими хвилями для порушення флюоресценції.
Легко, однак, бачити, що подібні винятки не суперечать атомної теорії: 1) правило Стокса можна відносити до середньої частоти збудливого і порушеної світла, а не до окремих складових коливань; 2) можливі випадки, коли поглинаються два атоми випромінювання, особливо при слабкому тепловому русі (низьких температурах). У всякому разі флюоресценція, що суперечить правилу Стокса, зустрічається рідко. Для фосфоресценції і таке виключення невідомі.
При флюоресценції інтенсивність світла не робить ніякого впливу на появу або відсутність ефекту. Тільки сила світла флюоресценції пов'язана з силою збуджуючого світла.
І в цій області давно вже помічені закономірності цілком природно випливають з атомної гіпотези світла, тоді як відповідного механізму поки придумати ие вдалося. Можливо, що флюоресценція і фосфоресценція можуть бути пояснені за допомогою фотоелектрічества, а проте і в цій останній області механізм пояснює лише дуже небагато сторони явища.
Явище флюоресценції в області рентгенівських променів (вторинні рентгенівські промені) цілком підкоряється правилу Стокса.
Закатодние промені. Спостерігаючи спектр закатодних променів, що рухаються у напрямку до щілини спектрографа, Штарк зауважив, що окрім звичайної лінії, що відповідає даному газу, поруч з'явилася друга лінія більшої частоти, як це і слід було очікувати на підставі принципу Доплера. По відхилення цієї «рухається» лінії, тобто лінії, викликаної рухомими частинками, від «спочиває» можна судити про швидкість руху частинки. Досвід показав, що в закатодних променях світять тільки частинки, що спочивають чи рухаються зі швидкістю, більшою деякої граничної швидкості. З іншого боку, очевидно, ця гранична швидкість тим значніше, чим більше частота світла, так що кінетична енергія світяться частинок зростає пропорційно hv. Крім цих частинок, переважають, за Штарк, частинки з енергіями 2 hv і 3 hv.
Це явище, хоч і дає, мабуть, найкраще згоду з атомної теорією, па насправді, може бути пов'язане з нею лише додатковим допущенням, що енергія випромінювання і кінетична енергія молекули пов'язані простим співвідношенням (наприклад, при ударі закатодной частинки про молекулу половина енергії переходить в коливальну, а друга половина - в кінетичну).
Теплоємність твердих тіл при низьких температурах .* Найбільш блискуче, але і найбільш несподіване підтвердження отримала атомна теорія світла в спостереженнях Нернста над теплоємності тіл при низьких температурах. Розглядаючи тверде тіло при досить низьких температурах як систему резонаторів, кінетичної енергією яких можна знехтувати в порівнянні з коливальної, і поширюючи на молекули тіла гіпотезу атомного випромінювання, Ейнштейн уклав, що теплоємність повинна швидко падати при наближенні до абсолютного нуля, і дав формулу для цієї залежності , яка опинилася в несподіваному згоді з досвідом. Допущення двох родів резонаторів вже виявляється достатнім і для кількісного збігу з досвідченими даними.
Чудово, що то число коливань, яке входить у формулу Ейнштейна для теплоємності, збіглося в усіх випадках з числами, обчисленими Ліндеманн на підставі зовсім інших даних.
Каммерлінг-Оннес показав, що його нові спостереження над падінням опору чистих металів при дуже низьких температурах знаходяться в повній згоді з гіпотезою Ейнштейна.
Таке ж несподіване згоду виявляє і нещодавно відкрите Хабером явище випускання електронів при хімічних реакціях.
Таким чином, гіпотеза про атоми світла виявилася надзвичайно плідною і в галузі суто молекулярних і теплових явищ, що вказує на існування більш глибокої і загальної основи даної гіпотези, ніж ті явища, які її вперше викликали.
Висновок
Атомна гіпотеза променистої енергії виникла як вихід з того протиріччя, до якого привела електромагнітна теорія у зв'язку зі статистичними уявленнями про тепловій рівновазі. Для вирішення цієї суперечності, очевидно, не можна пожертвувати електромагнітної теорією, але в даний час, коли статистична механіка отримала настільки наочне підтвердження в броунівському молекулярному русі, у випромінюванні б-частинок радієм, в випущенні електронів розпеченими тілами, неможливо відмовитися і від застосування теорії ймовірностей. Виявляється, однак, що обидві ці теорії приводять до самого повної згоди з досвідом, якщо висунути нову гіпотезу.
Ця гіпотеза вводить нову універсальну величину - атом випромінювання, який, проте, виявляється за своїми властивостями цілком аналогічним атомам матерії і атомам електрики, встигли вже завоювати міцне місце в системі опису природи.
Та ж гіпотеза, застосована до інших проявів променистої енергії, призводить до ряду закономірностей, давно вже встановлених в цих областях в якості емпіричних правил. Навіть застосування її до теплових коливань молекул у твердому тілі, яка передувала досвіду, передбачило його з несподіваною правильністю.
Цього у всякому випадку достатньо, щоб приділяти цій гіпотезі серйозну увагу і визнати в ній нове важливе збагачення наших теоретичних уявлень.
У той же час треба зізнатися, що атомна гіпотеза сама ще жодного пояснення не має, що вона не має навіть конкретної, хоча і довільної форми, що не з'ясовано, чи вдасться її погодити з добре вивченими фактами хвильової оптики, що вона взагалі створює більше запитань , ніж дає відповідей.
Тим більше підстав зайнятися її перевіркою і розвитком - виділити з неї те здорове зерно, яке в ній безсумнівно є, встановити межі її застосування і надати їй те або інше конкретне зміст.