"Владимир Келер. Сергей Вавилов ("Жизнь замечательных людей" #322) " - читать интересную книгу автора

Дело в том, что если свет - поток фотонов, то в высшей степени
беспорядочно движущихся фотонов. Объясняется это, с одной стороны,
"классическими" причинами, то есть процессами, рассматриваемыми в
классической физике, с другой стороны - квантовыми причинами, связанными с
тонким механизмом рождения и исчезновения квантов в молекулах.
Первые из них просты и очевидны. Обычный источник света состоит из
множества излучающих движущихся частиц, взаимодействующих одна с другой,
соударяющихся, получающих новые импульсы к излучению или, наоборот,
прекращающих излучать при ударах. Естественно, что, испускаемые хаотически
метущимися молекулами и атомами, фотоны не могут двигаться так, чтобы через
какую-нибудь точку пространства их пролетало за единицу времени строго
неизменное число.
Беспорядок по вине таких "классических" причин усиливается за счет
непрерывного поглощения фотонов молекулами и атомами (что вызывает, как
говорят, возбуждение частиц материи) и последующего спонтанного, то есть
самопроизвольного, испускания квантов света этими частицами материи (с
утратой возбуждения - с переходом в нормальное, невозбужденное состояние).
В повседневной жизни мы имеем дело главным образом с плотными,
насыщенными световыми потоками. Фотонов а них так много, что, как показывает
статистическая физика, отклонения их числа от среднего значения практически
незаметны: мы не обнаруживаем "мигания" обычных источников света (если
только оно не вызвано неравномерным питанием энергией).
Совсем иное, в принципе, должно наблюдаться при ничтожных световых
потоках. Если свет излучается, как фотоны, то в этом случае количество
падающих квантов в каждый данный момент времени не будет одинаково: оно
будет испытывать статистические колебания вокруг среднего значения. Это же
приведет к тому, что для каждого отдельного промежутка времени количество
света, поглощаемого веществом, будет разным. Разным будет и коэффициент
поглощения, рассчитанный на средний падающий поток: он станет колебаться в
обе стороны от среднего значения.
Таким образом, закон Бугера нарушится при очень малых интенсивностях.
Почему же основной закон абсорбции должен нарушаться при другой
крайности, то есть когда яркость падающего потока слишком высока?
Объяснение и здесь несложное.
Постепенное увеличение интенсивности падающего света станет приводить в
возбужденное состояние все большее количество вещества. Все большее число
молекул поглотит при этом свет.
С другой стороны, с возрастанием силы облучения будет уменьшаться число
"незанятых" молекул - частиц вещества, способных поглотить свет данной длины
волны и благодаря этому возбудиться.
Легко себе представить столь высокую интенсивность падающего потока,
что большинство молекул окажется возбужденными. Это неизбежно приведет к
уменьшению коэффициента поглощения и к нарушению закона Бугера при
сверхвысоких интенсивностях.
Итак, "лакмусовая бумажка" налицо: коэффициент поглощения. Если этот
коэффициент будет изменяться за пределами некоего среднего по интенсивности
потока света, значит квантовая гипотеза верна. Если закон Бугера сохранит
свое значение во всех случаях, это окажется серьезным доводом против
гипотезы.
Когда Вавилов отчетливо представил себе теоретическую сторону дела, он